[发明专利]一种快速启动的甲醇燃料电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及氢能源领域，具体而言，涉及一种快速启动的甲醇燃料电源系统。 

背景技术

目前，传统通信基站采用油机和铅酸蓄电池作为备用电源，但具有工作效率低、噪音环境污染严重、功率密度低等问题。燃料电池技术能够克服传统通信基站备用电源的缺点，作为新型的备用电源技术在备用电源保障领域受到越来越多的重视。 

燃料电池发电技术必须有合适的燃料。在目前技术阶段，相比纯氢燃料而言，甲醇重整现场制氢和纯化技术是具有现实意义的燃料电池氢源。这种氢源能量密度高、能量转换效率大，并且液体燃料容易运输、补充和储存，在经济性等方面也具有很明显的优势。然而，如何提供稳定的氢源仍是亟需解决的问题。 

发明内容

本发明提供一种快速启动的甲醇燃料电源系统，用以克服现有技术中存在的至少一个问题。 

为达到上述目的，本发明提供了一种快速启动的甲醇燃料电源系统，包括：燃料供给子系统、燃料处理子系统、发电子系统和外接氢气存储装置，其中： 

所述燃料供给子系统包括相连接的燃料罐和输送泵，用于储存和输运甲 醇水溶液燃料至所述燃料处理子系统； 

所述燃料处理子系统包括平衡组件、重整器、氢气净化膜和氢气缓冲罐，所述平衡组件连接在所述输送泵和所述重整器之间，所述氢气净化膜连接在所述重整器和所述氢气缓冲罐之间，用于将来自所述燃料供给子系统经过重整后的含有氢气的蒸汽进行提纯和干燥，得到纯净的氢气，并存储在所述氢气缓冲罐中； 

所述发电子系统通过第一电磁阀与所述燃料处理子系统相连接，所述发电子系统通过第二电磁阀与所述外接氢气存储装置相连接，其中，所述外接氢气存储装置出口处的管线上设置有减压阀，所述减压阀和所述第二电磁阀之间的管线上还设置有第一手动阀门，所述氢气缓冲罐与所述第一电磁阀之间的管线上还设置有第二手动阀门，这些阀门将燃料处理子系统中的氢气缓冲罐或所述外接氢气存储装置中的氢气送入电堆发电； 

其中，当所述重整器处于预热阶段还未产生氢气时，此时如果要求该电源系统发电，可以关闭所述第一电磁阀，开启所述第二电磁阀，由所述外接氢气存储装置为所述发电子系统提供氢气进行发电。 

进一步地，所述外接氢气存储装置为炭纤维缠绕铝内胆氢气瓶。 

进一步地，所述发电子系统的氢气入口之前的管线上还设置有减压阀。 

进一步地，所述氢气缓冲罐与所述发电子系统的电堆之间的供氢管路上还设置有三通管，所述三通管一端连接所述第一电磁阀，一端连接所述第二电磁阀，一端连接所述减压阀。 

本发明在系统准备预热或正在预热过程中，此时重整器还未产生氢气，氢气缓冲罐中还没有足够的氢气能够向电堆输出时，市电突然掉电，通过本发明的快速启动方案可保证立即有氢气进入电堆开始发电，向外输出稳定电力，保障负载不间断运行，满足不同的应急情况需求。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本发明一个实施例的快速启动的甲醇燃料电源系统示意图； 

图2为图1实施例中氢气管道连接结构放大图； 

图3为本发明一个实施例的快速启动的甲醇燃料电源系统应用示意图。 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

以下先介绍本发明的快速启动的甲醇燃料电源系统的实现原理。 

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的发电装置。氢燃料电池以氢气为燃料，空气或纯氧为氧化剂，工作温度一般为60～100℃。其最大特点是发电效率高(50％～70％)、环境友好、可以室温启动和具有高的比功率和比能量。 

甲醇重整燃料电池以甲醇水溶液作为燃料。燃料通过甲醇重整装置被转化为氢气和其它气体，氢气经过分离、提纯与干燥后存储在缓冲罐，由缓冲罐提供氢气通过燃料电池与空气中的氧气发生电化学反应，生成电流并对外输出电力。