CN204441354U - 一种电池发电方舱 - Google Patents

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程亚飞
陈海涛
付云鹏
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Abstract

一种电池发电方舱，包括舱体，所述舱体内安装有顺次连接的甲醇原料箱、甲醇制氢组件、氢气提纯组件、氢气缓冲缸、燃料电池模块以及电缆收放组件，所述氢气提纯组件为变压吸附分离组件；该电池发电系统的氢气提纯效率高，可达80％；相对燃油发电机，可减少废气排放量70％。

Description

一种电池发电方舱
技术领域
本实用新型涉及一种电池发电方舱。
背景技术
传统的发电方舱或储能方舱采用柴油发电机或蓄电池的方式，柴油发电机噪音污染大，柴油价格高且不易于长期存放；蓄电池的缺点是储能密度低，对电网依赖性强。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种电池发电方舱，该电池发电系统的氢气提纯效率高，可达80％；相对燃油发电机，可减少废气排放量70％。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，一种电池发电方舱，包括舱体，所述舱体内安装有顺次连接的甲醇原料箱、甲醇制氢组件、氢气提纯组件、氢气缓冲缸、燃料电池模块以及电缆收放组件，所述氢气提纯组件为变压吸附分离组件。
较佳地，所述燃料电池模块为水冷燃料电池模块。
较佳地，所述舱体内安装有蓄电池。
较佳地，所述舱体内安装有控制系统，所述控制系统分别与甲醇原料箱、甲醇制氢组件、氢气提纯组件、氢气缓冲缸、燃料电池模块以及电缆收放组件的耗电部件及传感器电连接。
较佳地，所述甲醇原料箱放置在所述舱体的前部。
较佳地，所述变压吸附分离组件上设有废气排出孔，所述废气排出孔通 过管道与所述甲醇制氢组件的燃烧炉相连。
较佳地，所述甲醇制氢组件选自甲醇水汽重整组件、自热重整组件或部分氧化重整组件。
较佳地，所述燃料电池模块上连接有散热器。
较佳地，所述舱体包括三室，分别为燃料室、配电室和设备仓；所述甲醇原料箱设置于所述燃料室内，所述控制系统设置于所述配电室内，所述甲醇制氢组件、氢气提纯组件、氢气缓冲缸、燃料电池模块以及电缆收放组件设置于所述设备仓内。
较佳地，所述电缆收放组件由电动电缆绞盘、缠绕在电缆绞盘外侧的电缆以及电缆盘控制系统组成。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型采用甲醇和水作为原料进行发电，由于甲醇水溶液的化学稳定性好，方舱可长时间放置并且不影响系统正常启动及寿命，且方舱发电的排放只有CO2，没有CO、硫化物、氮氧化物及VOC排放。
2、本实用新型中氢气的提纯采用变压吸附分离组件，通过变压吸附分离技术提纯氢气，可提高氢气的提纯效率，提高了氢气提纯的纯度，并可控制氢气提纯过程中废气的排量，降低甲醇水燃料中甲醇的重量比在54.2％-61.8％，甲醇水燃料中甲醇的含量低于现有甲醇水燃料，使甲醇水燃料的燃点更高，也更不易挥发，即安全性更好。
3、本实用新型中燃料电池模块为水冷燃料电池模块，由于水冷燃料电池的功率密度比风冷燃料电池更高，所以同一方舱内允许更大的输出功率。
4、本实用新型将甲醇原料箱放置于舱体前部，以防车辆追尾时产生燃料泄漏事故。
5、本实用新型中的控制系统，可同时控制甲醇原料箱、甲醇制氢组件、氢气提纯组件、氢气缓冲缸、燃料电池模块以及电缆收放组件的耗电部件及传感器电，控制系统支持在正常状态下任意时间启动，并可以任意调节负载，并支持并网发电或多台类似设备同时发电，控制系统负载在负载允许范围内任意变化，控制系统均可正常工作且不会带来超标干扰，并有较高的抗冲击 能力。控制系统具有浪涌及输出短路保护功能，并针对燃料电池电极形成电隔离，能在特殊情况下更好的保护设备。
附图说明
图1为本实用新型电池发电方舱的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
如图1所示，一种电池发电方舱，包括舱体1，所述舱体内安装有顺次连接的甲醇原料箱2、甲醇制氢组件9、氢气提纯组件5、氢气缓冲缸6、燃料电池模块7以及电缆收放组件；舱体1采用全封闭结构，采用全满焊框架结构厢体，舱体1的外部尺寸为6000×1880×2550mm，内部具有尺寸为5900×1800×2500mm的容纳空间；舱体1外表板材为1.5mm冷轧钢板，中间夹层采用隔热材料，内板为0.8mm彩钢板，底板采用防滑花纹铝板，自重轻，强度高；舱体1内部共分为三室，包括前部的燃料室101，中部的配电室102，后部的设备仓103。
燃料室101内设有甲醇原料箱2，甲醇原料箱2内装有甲醇的重量百分比为54.2％-61.8％的甲醇水混合燃料；其上设有电子液位计，用于查看燃料箱内甲醇水混合燃料的含量。燃料室101的一侧设有燃料舱门8，燃料舱门8的尺寸保证甲醇原料箱2可整体移出燃料室101进行维修作业；甲醇原料箱2的燃料添加口与燃料舱门8设置在同一侧，方便添加燃料。
配电室102上方安装车载升降照明灯；配电室102内的一侧设有控制系统4，控制系统4分别与电缆收放组件，燃料泵、风机、电磁阀以及甲醇原料箱2、甲醇制氢组件9、氢气提纯组件5、氢气缓冲缸6、燃料电池模块7、电缆收放组件上的传感器电连接，用于控制甲醇产氢量、燃料泵、风机及燃料电池发电的供氢、供氧、输出电压、和电缆收放组件。配电室102在控制 系统4的同侧设有配电柜门，可在车辆外部对甲醇发电和电缆收放组件进行控制；配电室102内部另一侧放置四组蓄电池3，可为车载设备提供直流电源；配电室102另一侧的中部设有散热扇，将配电室102内产生的热量排出，配电室102与设备仓103之间设有维修门，方便检修。
设备仓103内安装有甲醇制氢组件9、氢气提纯组件5、氢气缓冲缸6、燃料电池模块7以及电缆收放组件，设备仓103的底板采用缓震材料，设备仓103内的各设备与底板之间加装有缓震垫；甲醇制氢组件9选自甲醇水汽重整组件、自热重整组件或部分氧化重整组件，甲醇制氢组件9优选为甲醇水汽重整组件，通过原料甲醇水混合燃料制氢，将甲醇和水通过单向水汽重整反应(CH3OH+H2O——3H2+CO2)及双向水气置换反应(CO+H2O——CO2+H2)生成富氢，富氢包括H2、CO2、CO及未参加反应的H2O，重整反应为吸热反应；反应热量通过甲醇水汽重整组件中的燃烧炉燃烧杂质提供，燃烧排放物为H2O和CO2及极少量CO；氢气提纯组件5为变压吸附分离组件，所述变压吸附分离组件上设有废气排出孔，所述废气排出孔通过管道与所述甲醇水汽重整模块的燃烧炉相连，废气排出孔排出的杂质CO2、CO、H2O及少部分H2在燃烧炉燃烧，为甲醇制氢组件9提供热量。
氢气缓冲缸6将氢气提纯组件5生成的氢气存储，存储压力范围在0.1-1.0MPa。
燃料电池模块7为水冷燃料电池模块，水冷燃料电池模块将纯氢与空气中的氧气通过电化学反应发出直流电，同时生成水和热量；燃料电池模块7上连接有散热器，将反应生成的热量排出，燃料电池模块7连接有储能装置，储能装置包括锂电池、铅酸电池、镍氢电池或超级电容，用于储存电能。
电缆收放组件由电动电缆绞盘、缠绕在电缆绞盘外侧的电缆以及电缆盘控制系统组成，电缆盘控制系统与控制系统4电连接，通过控制系统4控制电动电缆绞盘的转速，电动电缆绞盘为电动滚筒型式，放置于车辆尾部左下侧工具箱内，绞盘架上装有倒顺开关，控制绞盘的正反转，实现电缆收放功能。
本实用新型与现有技术中柴油发电机和蓄电池的对比结果如表1和表2所示：
表1本实用新型与柴油发电机的对比结果
表2本实用新型与蓄电池的对比结果
虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种电池发电方舱，其特征在于，包括舱体，所述舱体内安装有顺次连接的甲醇原料箱、甲醇制氢组件、氢气提纯组件、氢气缓冲缸、燃料电池模块以及电缆收放组件，所述氢气提纯组件为变压吸附分离组件。
2.如权利要求1所述的发电方舱，其特征在于，所述燃料电池模块为水冷燃料电池模块。
3.如权利要求1所述的发电方舱，其特征在于，所述舱体内安装有蓄电池。
4.如权利要求1-3任一所述的发电方舱，其特征在于，所述舱体内安装有控制系统，所述控制系统分别与甲醇原料箱、甲醇制氢组件、氢气提纯组件、氢气缓冲缸、燃料电池模块以及电缆收放组件的耗电部件及传感器电连接。
5.如权利要求1-3任一所述的发电方舱，其特征在于，所述甲醇原料箱放置在所述舱体的前部。
6.如权利要求1-3任一所述的发电方舱，其特征在于，所述变压吸附分离组件上设有废气排出孔，所述废气排出孔通过管道与所述甲醇制氢组件的燃烧炉相连。
7.如权利要求1-3任一所述的发电方舱，其特征在于，所述甲醇制氢组件选自甲醇水汽重整组件、自热重整组件或部分氧化重整组件。
8.如权利要求1-3任一所述的发电方舱，其特征在于，所述燃料电池模块上连接有散热器。
9.如权利要求4所述的发电方舱，其特征在于，所述舱体包括三室，分别为燃料室、配电室和设备仓；所述甲醇原料箱设置于所述燃料室内，所述控制系统设置于所述配电室内，所述甲醇制氢组件、氢气提纯组件、氢气缓冲缸、燃料电池模块以及电缆收放组件设置于所述设备仓内。
10.如权利要求1-3任一所述的发电方舱，其特征在于，所述电缆收放组件由电动电缆绞盘、缠绕在电缆绞盘外侧的电缆以及电缆盘控制系统组成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108791031A (zh) * 2018-05-07 2018-11-13 江苏大学 基于方舱的地震后勤保障系统
CN108909582A (zh) * 2018-05-07 2018-11-30 江苏大学 基于方舱的援外医疗队后勤保障系统
CN111063913A (zh) * 2019-12-27 2020-04-24 广东能创科技有限公司 一种用于甲醇水重整制氢燃料电池发电的户外机柜

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