CN212113896U - 一种新型低温醇类重整燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型低温醇类重整燃料电池系统。本实用新型的技术方案是：包括燃料制备系统模块、重整器、CO优先选择氧化器和低温电堆，燃料制备系统模块包括控制器、甲醇水混合箱、与甲醇水混合箱连接甲醇供给单元以及水供给单元，甲醇水混合箱连接混合液计量泵，甲醇水混合箱、甲醇箱以及水箱能够发送液位信号至控制器，控制器能够发送驱动信号至甲醇计量泵、水计量泵以及混合液计量泵；所述混合液计量泵连接重整器，重整器的氢气混合气的出口连接能够去除CO的CO优先氧化反应器所述换热器输送75~80℃的低温混合气进入低温电堆。本实用新型提供的方案能够实现水溶液自供给、甲醇水配比灵活调整且能够提高燃料电池续航里程。

Description

一种新型低温醇类重整燃料电池系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种新型低温醇类重整燃料电池系统。

背景技术

重整反应以甲醇为例主要方程式为：CH3OH+H2O→CO2+3H2，重整反应燃料为一定质量浓度的醇类水溶液。现行甲醇重整燃料电池系统燃料供应装置为类似燃油汽车的燃油箱，燃料已经按照比例配合好。反应完毕后，生成的水与其它气体一同排到大气中，没有被循环利用。

由于燃料电池中的化学反应：3H2+1.5O2→3H2O，反应完毕会生成水，将燃料电池反应过程中生成的水凝结回收1/3，即可满足甲醇重整所需要的水量。由于燃料电池反应生成的水量多于甲醇重整过程需要的水量，因此这在理论上说明我们的系统循环回收水是可行的。

现有甲醇重整燃料电池系统存在以下缺点及不足：1.配备甲醇水混合箱大，增加车辆重量，减少车辆负载能力。由于箱体中有大量水，甲醇水箱容积大，质量相应增加，导致车辆续航里程减少，而且加注频繁；2.相对现行直接注入按配合比配合完成的醇类水溶液，由于重整反应响应范围较大，如果需要对醇类水溶液配合比进行调整，现行产品由于原料配合比已经固定，所以无法进行调节。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的主要目的在于提供一种能够实现水溶液自供给、甲醇水配比灵活调整且能够提高燃料电池续航里程的新型低温醇类重整燃料电池系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种新型低温醇类重整燃料电池系统，其特征在于：包括燃料制备系统模块、重整器、CO优先选择氧化器和低温电堆，所述燃料制备系统模块包括控制器、甲醇水混合箱、与甲醇水混合箱连接甲醇供给单元以及水供给单元，所述甲醇供给单元包括依次连接的甲醇箱与甲醇计量泵，所述水供给单元包括依次连接的水箱与水计量泵，所述甲醇水混合箱连接混合液计量泵，所述甲醇水混合箱、甲醇箱以及水箱能够发送液位信号至控制器，所述控制器能够发送驱动信号至甲醇计量泵、水计量泵以及混合液计量泵，所述混合液计量泵连接重整器，所述重整器的氢气混合气的出口连接能够去除CO的CO优先氧化反应器，氢气混合气经过CO优先氧化反应器后进入换热器，所述换热器输送75~80℃的低温混合气进入低温电堆，所述低温电堆排出低温水到去离子器，所述去离子器连接水泵，所述水泵连接三通调节阀，所述三通调节阀一端连接水箱，另一端为排水端。

优选的，从所述CO优先氧化反应器排出的混合气的温度在300℃左右。

优选的，所述水箱以及甲醇箱分别连接有液位计。

本实用新型相对于现有技术具有如下优点，低温电堆反应产物为75~80℃之间的液态水可直接通入去离子器除去离子，通过水泵和三通调节阀泵入水箱，充分利用水资源。

正常工作时，甲醇箱和水箱一次注入完成，电堆系统启动。水箱水量渐渐减少，通过此系统可充分利用电堆反应生成的高温水回收利用，逐渐补充水箱水量，三通调节阀是否外排由水箱内的液位计的参数控制。充分利用换热器的热量用以提供重整器入口甲醇水气化需要的热量，达到能量完全利用。

附图说明

图1为本实用新型的一种新型低温醇类重整燃料电池系统的结构框图。

图中：1、燃料制备系统模块；3、甲醇水混合箱；4、甲醇箱；5、甲醇计量泵；6、控制器；7、混合液计量泵；8、水箱；9、水计量泵；12、重整器；13、CO优先氧化反应器；14、换热器；15、低温电堆；16、去离子器；17、水泵；18、三通调节阀；19、排水端。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种新型低温醇类重整燃料电池系统，包括燃料制备系统模块1、重整器12、CO优先选择氧化器13和低温电堆15，所述燃料制备系统模块1包括控制器6、甲醇水混合箱3、与甲醇水混合箱3连接甲醇供给单元以及水供给单元，所述甲醇供给单元包括依次连接的甲醇箱4与甲醇计量泵5，所述水供给单元包括依次连接的水箱8与水计量泵9，所述甲醇水混合箱连接混合液计量泵7，所述甲醇水混合箱3、甲醇箱4以及水箱8能够发送液位信号至控制器6，所述控制器6能够发送驱动信号至甲醇计量泵5、水计量泵9以及混合液计量泵7；所述混合液计量泵7连接重整器12，所述重整器12的氢气混合气的出口连接能够去除CO的CO优先氧化反应器13，氢气混合气经过CO优先氧化反应器13后进入换热器14，所述换热器14输送75~80℃的低温混合气进入低温电堆15，所述低温电堆15排出低温水到去离子器16，所述去离子器16连接水泵17，所述水泵17连接三通调节阀18，所述三通调节阀18一端连接水箱8，另一端为排水端19。

优选的，从所述CO优先氧化反应器13设备排出的混合气的温度在300℃左右。

其中换热器14的余热可以实现再利用，比如可以将余热传递至重整器12，这样充分利用换热器14的热量来提供重整器12入口甲醇水气化需要的热量，达到能量完全利用，当然换热器14的余热也可以应用在其它方面。

优选的，所述水箱8以及甲醇箱4分别连接有液位计。

本方案的一种新型低温醇类重整燃料电池系统，首先将100%浓度的甲醇和水分别通过注入装置一次注入到水箱8以及甲醇箱4中储存，通过水箱8以及甲醇箱4中的液位计反馈信号控制注入量，该甲醇和水均为常温；然后分别通过甲醇计量泵5及水泵泵送介质进入甲醇水混合箱3混合均匀，甲醇水混合箱3内配有混合器，泵入过程中通过控制器6和流量调节阀分别对甲醇和水流量进行调节，使甲醇水混合箱3内甲醇水溶液浓度可按任意配合比进行配置，并且甲醇水混合箱3内燃料量也可通过两个流量调节阀调整；甲醇水混合箱3内混合好的燃料由供油装置输入到重整器12内发生重整制氢反应产生大量高温氢气混合气，温度在300℃左右，重整反应后高温氢气混合气中CO浓度相对较高，不能直接通入低温电堆15，通过CO优先氧化反应器13除去反应气中CO，使反应气满足低温电堆15进口浓度要求，由于反应气为300℃左右高温气体，CO优先氧化反应器13反应后产物温度也相对较高，需要用换热器14使反应气温度降低至75~80℃之间，满足低温电堆15最佳反应温度区间。CO优先氧化反应器13为现有技术，本实施例在此不作赘述。

低温电堆15反应产物为75~80℃之间的液态水可直接通入去离子器16除去离子，通过水泵17和三通调节阀18泵入水箱8，充分利用水资源。

正常工作时，甲醇箱4和水箱8一次注入完成，电堆系统启动。水箱8水量渐渐减少，通过此系统可充分利用电堆反应生成的高温水回收利用，逐渐补充水箱8水量，三通调节阀18是否外排由水箱8内的液位计的参数控制。参照附图，与控制器6连接的虚线为电信号走向。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种新型低温醇类重整燃料电池系统，其特征在于：包括燃料制备系统模块、重整器、CO优先选择氧化器和低温电堆，所述燃料制备系统模块包括控制器、甲醇水混合箱、与甲醇水混合箱连接甲醇供给单元以及水供给单元，所述甲醇供给单元包括依次连接的甲醇箱与甲醇计量泵，所述水供给单元包括依次连接的水箱与水计量泵，所述甲醇水混合箱连接混合液计量泵，所述甲醇水混合箱、甲醇箱以及水箱能够发送液位信号至控制器，所述控制器能够发送驱动信号至甲醇计量泵、水计量泵以及混合液计量泵，所述混合液计量泵连接重整器，所述重整器的氢气混合气的出口连接能够去除CO的CO优先氧化反应器，氢气混合气经过CO优先氧化反应器后进入换热器，所述换热器输送75~80℃的低温混合气进入低温电堆，所述低温电堆排出低温水到去离子器，所述去离子器连接水泵，所述水泵连接三通调节阀，所述三通调节阀一端连接水箱，另一端为排水端。

2.根据权利要求1所述的一种新型低温醇类重整燃料电池系统，其特征在于：从所述CO优先氧化反应器排出的混合气的温度在300℃左右。

3.根据权利要求1所述的一种新型低温醇类重整燃料电池系统，其特征在于：所述水箱以及甲醇箱分别连接有液位计。

Images