CN206412418U - 一种水氢发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种水氢发电机，包括甲醇水重整制氢设备、氢气发电设备；甲醇水重整制氢设备包括储存容器、原料输送装置、甲醇水输送管路、重整装置、分离装置、氢气输送管路、控制电路板；所述原料输送装置通过甲醇水输送管路分别连接储存容器及重整装置，所述原料输送装置将储存容器中的甲醇水原料输送至重整装置；所述重整装置连接分离装置，分离装置连接氢气输送管路；所述分离装置包括膜分离装置。本实用新型提出的水氢发电机，可利用甲醇水重整制氢发电，减少对环境的污染。

Description

一种水氢发电机

技术领域

本实用新型属于发电机技术领域，涉及一种发电机，尤其涉及一种水氢发电机。

背景技术

能源危机和生态危机一直困扰着世界各国政府，同样也困扰着中国政府。多年来的探索虽有所成效，但一直没有重大突破。

现有用电设备通常需要接通电网交流电，在没有接通电网的户外则无法使用；或者通过柴油发电机发电。柴油发电机体积大，在发电时会发出较大噪声；柴油不仅消耗了大量的石油等不可再生资源，而且尾气中所含的氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳等，会对环境造成较大污染。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的供电方式，以便克服现有供电方式的上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种水氢发电机，可利用甲醇水重整制氢发电，便于移动，节约能源，减少对环境的污染；同时，能更好地为甲醇水液体预热，且避免加热气化管路出现起皮脱离的情况，有效延长管路的使用寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种水氢发电机，所述水氢发电机包括甲醇水制氢装置、氢燃料电池、空气泵、控制电路板；甲醇水制氢装置包括输送泵、换热器、重整器、膜分离器，甲醇水制氢装置连接一甲醇水储存容器；

所述甲醇水储存容器设有第一温度传感器、液位传感器，换热器内设有第二温度传感器、第一流量传感器，重整器内设有第三温度传感器，氢燃料电池的气流入口、气流出口分别设置压力传感器及电磁阀；

所述控制电路板分别连接输送泵，换热器内的第二温度传感器、第一流量传感器，重整器内的第三温度传感器，氢燃料电池的压力传感器及电磁阀，并控制各个部件的工作；

所述甲醇水储存容器内储存有液态的甲醇水原料；所述输送泵用于将甲醇水储存容器中的甲醇水原料通过输送管道泵送至重整器的重整室；所述换热器安装于甲醇水原料的输送管道上，甲醇水原料在换热器中，与重整器输出的高温氢气进行换热，甲醇水原料温度升高，氢气温度降低；甲醇水原料在重整室内进行重整制氢反应制得含氢气体，通过膜分离器得到氢气；空气泵连接氢燃料电池，将空气泵入氢燃料电池中；氢气与空气中的氧气通过氢燃料电池发生氧化还原反应产生电能；

所述重整室包括中空壳体，中空壳体内设有催化剂；加热气化管路的部分或全部设置于中空壳体内、被催化剂包裹。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的水氢发电机，可利用甲醇水重整制氢发电，便于移动，节约能源，减少对环境的污染。同时，能更好地为甲醇水液体预热，且避免加热气化管路出现起皮脱离的情况，有效延长管路的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型水氢发电机的结构示意图。

图2为甲醇水重整制氢设备的组成示意图

图3为甲醇水重整制氢设备的结构示意图。

图4为甲醇水重整制氢设备的外观示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

实施例一

请参阅图1，本实用新型揭示了一种水氢发电机，所述水氢发电机包括甲醇水重整制氢设备1、氢气发电设备2、储存容器130(也可以作为甲醇水重整制氢设备1的一部分)、空气泵、控制电路板；储存容器130、甲醇水重整制氢设备1、氢气发电设备2依次设置，储存容器130的上部设有溶液添加口及盖体。

甲醇水重整制氢设备1、氢气发电设备2的基本组成都是现有技术，本申请人的一些在先申请揭示了上述部件的组成(如三件授权的发明专利：中国专利CN201210339912.2，一种利用甲醇水制备氢气的系统及方法；中国专利CN201310578035.9，即时制氢发电系统及方法；中国专利CN 201310520538.0,一种即时制氢发电系统及方法)，这里不做过多赘述。但为了能体现本申请公开充分，这里也稍作基本介绍，并对部分细节做进一步改进。

请参阅图2，所述甲醇水重整制氢设备包括储存容器130、原料输送装置101、甲醇水输送管路102、重整装置103、分离装置104、氢气输送管路105、余气排放管路107、启动装置108、控制电路板109。所述控制电路板109分别连接原料输送装置101、重整装置103、分离装置104，控制各个装置工作。

所述原料输送装置101通过甲醇水输送管路102分别连接储存容器130及重整装置103，所述原料输送装置101将储存容器130中的甲醇水原料输送至重整装置103。所述重整装置103连接分离装置104，分离装置104分别连接氢气输送管路105、余气排放管路107；所述分离装置包括膜分离装置。

所述重整装置包括换热器、气化室、重整室、分离室，所述膜分离装置设置于分离室内，分离室设置于重整室内的上部。甲醇水原料在换热器中换热后进入气化室汽化；汽化后的甲醇蒸汽及水蒸汽进入重整室，重整室内设有催化剂，重整室下部及中部温度为300℃～420℃，所述重整室上部的温度为400℃～570℃；重整室与分离室通过连接管路连接，连接管路的全部或部分设置于重整室的上部，能通过重整室上部的高温继续加热从重整室输出的气体；所述连接管路作为重整室与分离室之间的缓冲，使得从重整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近；所述分离室内的温度设定为350℃～570℃，从分离室内的膜分离装置的产气端得到氢气。

本实施例中，所述储存容器130可以设有第一温度传感器、液位传感器，换热器内设有第二温度传感器、第一流量传感器，重整室内设有第三温度传感器，氢燃料电池的气流入口、气流出口分别设置压力传感器及电磁阀。所述控制电路板分别连接输送泵(原料输送装置101)，换热器内的第二温度传感器、第一流量传感器，重整器内的第三温度传感器，氢燃料电池的压力传感器及电磁阀，并控制各个部件的工作。

所述甲醇水储存容器内储存有液态的甲醇水原料；所述输送泵用于将甲醇水储存容器中的甲醇水原料通过输送管道泵送至重整器的重整室；所述换热器安装于甲醇水原料的输送管道上，甲醇水原料在换热器中，与重整器输出的高温氢气进行换热，甲醇水原料温度升高，氢气温度降低；甲醇水原料在重整室内进行重整制氢反应制得含氢气体，通过膜分离器得到氢气；空气泵连接氢燃料电池，将空气泵入氢燃料电池中；氢气与空气中的氧气通过氢燃料电池发生氧化还原反应产生电能。

本申请的进一步改进之处在于：

请参阅图3、图4，所述重整装置103包括换热器、加热气化管路1038、重整室1037，所述膜分离装置设置于重整室1037内的上部。所述换热器包括甲醇水预热管路，所述换热器安装于甲醇水原料的输送管道(这段输送管道可以作为甲醇水预热管路)上，甲醇水原料在换热器中与重整器输出的高温氢气进行换热，甲醇水原料温度升高，氢气温度降低。甲醇水原料在换热器中换热后进入加热气化管路1038气化；气化后的甲醇蒸汽及水蒸汽进入重整室，重整室内设有催化剂。

重整装置103的整体大致为一中空柱体1031,中空柱体1031的上部设有气体出口1032。所述重整装置103一端安装有启动装置108，该启动装置108包括杯座1033，杯座1033上安装有甲醇水预热管路、加热气化管路、点火装置及温度探测装置；所述原料输入管道输入甲醇和水原料，原料输入管道与加热气化管路相连通，甲醇和水原料经原料输入管道进入加热气化管路后，从加热气化管路的末端输出；所述点火装置的位置与加热气化管路的末端相对应，用于对加热气化管路中输出的甲醇和水原料进行点火，甲醇和水原料经点火装置点火后燃烧，对加热气化管路进行加热，使加热气化管路中的甲醇和水原料气化而迅速加大燃烧强度，进而为重整装置加热；所述温度探测装置用于探测加热气化管路旁的温度；所述重整装置启动制氢后，重整装置制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持重整装置运行。

所述杯座1033的底侧安装有进风盖板，该进风盖板设有风道，外界空气可经该风道进入至重整装置内；所述原料输入管道上设有电磁阀，以便控制原料输入管道打开或关闭，同时控制原料输入管道的流量。

所述制氢设备启动后，制氢设备通过制氢装置制得的氢气提供运行所需的能源；此时，可以关闭启动装置。由于制氢装置制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持制氢设备运行，从而可以减少对外部能源的依靠，自适应能力强。

所述重整室1037包括中空圆柱壳体，中空圆柱壳体内设有催化剂1039；加热气化管路1038的部分或全部设置于中空圆柱壳体内、被催化剂1039包裹，有效保护加热气化管路。通过该改进，本实用新型可以更好地为甲醇水液体预热，且避免加热气化管路出现起皮脱离的情况，有效延长管路的使用寿命。

此外，为了有效利用余气的热量，甲醇水预加热管路可以与余气排放管路换热。所述甲醇水预加热管路的一部分为螺纹状管路，螺纹状管路内用于输送甲醇水原料；螺纹状管路包裹住重整装置的余气排放管路；余气排放管路经过螺纹状管路后温度降低，螺纹状管路经过余气排放管路后温度升高；螺纹状管路的一端设有输入端口，另一端设有两个输出端口，各输出端口设有阀门；一个输出端口连接甲醇水输送管路的其他部分，另外一个输出端口通过循环管路连接至输入端口；在靠近螺纹状管路的输出端口处设置温度传感器，温度传感器连接预加热控制器；预加热控制器根据温度传感器的温度数据及重整设备的原料需求调节两个阀门的开关及阀门的开度。

水氢发电机的氢燃料电池2可以是现有普通的氢燃料电池(如包括氢燃料电池系统、缓冲电源)，电池组可以为现有的锂电池；如可以使用两件授权的发明专利中的方案：中国专利CN201310578035.9，即时制氢发电系统及方法；中国专利CN 201310520538.0,一种即时制氢发电系统及方法。具体实现方式本领域技术人员能够根据现有技术基本实现，这里不多做赘述。

综上所述，本实用新型提出的水氢发电机，可利用甲醇水重整制氢发电，便于移动，节约能源，减少对环境的污染。同时，能更好地为甲醇水液体预热，且避免加热气化管路出现起皮脱离的情况，有效延长管路的使用寿命。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (2)

1.一种水氢发电机，其特征在于，所述水氢发电机包括甲醇水制氢装置、氢燃料电池、空气泵、控制电路板；甲醇水制氢装置包括甲醇水储存容器、输送泵、换热器、重整器、膜分离器，甲醇水制氢装置连接一甲醇水储存容器；

所述甲醇水储存容器设有第一温度传感器、液位传感器，换热器内设有第二温度传感器、第一流量传感器，重整器内设有第三温度传感器，氢燃料电池的气流入口、气流出口分别设置压力传感器及电磁阀；

所述控制电路板分别连接输送泵，换热器内的第二温度传感器、第一流量传感器，重整器内的第三温度传感器，氢燃料电池的压力传感器及电磁阀，并控制各个部件的工作；

所述甲醇水储存容器内储存有液态的甲醇水原料；所述输送泵用于将甲醇水储存容器中的甲醇水原料通过输送管道泵送至重整器的重整室；所述换热器安装于甲醇水原料的输送管道上，甲醇水原料在换热器中，与重整器输出的高温氢气进行换热，甲醇水原料温度升高，氢气温度降低；甲醇水原料在重整室内进行重整制氢反应制得含氢气体，通过膜分离器得到氢气；空气泵连接氢燃料电池，将空气泵入氢燃料电池中；氢气与空气中的氧气通过氢燃料电池发生氧化还原反应产生电能；

所述重整室包括中空壳体，中空壳体内设有催化剂；加热气化管路的部分或全部设置于中空壳体内、被催化剂包裹。

2.根据权利要求1所述的水氢发电机，其特征在于：

所述重整器一端安装有启动装置，该启动装置包括杯座，杯座上安装有甲醇水预热管路、加热气化管路、点火装置及温度探测装置；原料输入管道输入甲醇和水原料，原料输入管道与加热气化管路相连通，甲醇和水原料经原料输入管道进入加热气化管路后，从加热气化管路的末端输出；所述点火装置的位置与加热气化管路的末端相对应，用于对加热气化管路中输出的甲醇和水原料进行点火；

所述杯座的底侧安装有进风盖板，该进风盖板设有风道，外界空气能经该风道进入至重整器内；所述原料输入管道上设有电磁阀，以便控制原料输入管道打开或关闭，同时控制原料输入管道的流量；

所述加热气化管路依次包括直通管段、螺旋管段及上拱形管段，所述甲醇和水原料经直通管段上升至最高位置后，再经螺旋管段螺旋下降，再经上拱形管段后输出；

所述甲醇水预加热管路的一部分为螺纹状管路，螺纹状管路内用于输送甲醇水原料；螺纹状管路包裹住重整器的余气排放管路；余气排放管路经过螺纹状管路后温度降低，螺纹状管路经过余气排放管路后温度升高；螺纹状管路的一端设有输入端口，另一端设有两个输出端口，各输出端口设有阀门；一个输出端口连接甲醇水输送管路，另外一个输出端口通过循环管路连接至输入端口；在靠近螺纹状管路的输出端口处设置温度传感器，温度传感器连接预加热控制器；预加热控制器根据温度传感器的温度数据及重整设备的原料需求调节两个阀门的开关及阀门的开度。