[发明专利]一种自过滤燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是一种自过滤燃料电池系统。

背景技术

近百年来，化学制氢系统中比较常见的方法尚没有大的变化，水煤气制氢、甲醇制氢等都是延续了很多年的技术。通常是以甲醇和水的混合液体作为原料，通过重整室，获得H2和CO2。其中还混有少量的CO和甲醇。其中CO是很多燃料电池所不能容忍的气体，因为CO会在燃料电池电堆内让催化剂铂金属Pt失去活性，无法对反应继续进行催化。

为了去除CO，以及CO2，比较常见的方法是“变压吸附”或“金属钯管/钯膜”。变压吸附法：一般来讲，设备体积较大，也比较重，通常适合于大型的工业装置，在加氢站等场合，有时会使用这种技术来生产氢气，以便压缩后提供给使用氢气的车辆。

金属钯管/钯膜的模式：在半导体、冶金行业比较常见。钯对氢的选择分离性很好，通过钯分离，可以得到纯度很高的氢气。但是缺点是，钯分离氢时，对温度、压力都很敏感，而且对杂质的要求也比较高。在常规的甲醇重整系统中，不适合一步直接用钯来做分离，需要对“杂气”进行预处理。如果没有相应的预处理，会导致钯管或钯膜的寿命变短，没有实际的商用价值。而如果对杂气先做相应的分离处理，又会导致系统设备变大，变重。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种可以提高系统利用率的自过滤燃料电池系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自过滤燃料电池系统,包括重整室、过滤单元和电推，所述重整室为能源转换装置，将CH4O和H20输入重整室内，其中CH4O在催化剂的催化作用下发生裂解产生CO和H2，其中CO与H2O在催化剂作用下发生化学反应产生CO2和H2；

将所述重整室内反应产生的CO2、H2和微量的CO输入过滤单元内，所述过滤单元内设置第一隔膜泵、第二隔膜泵和第三隔膜泵,其中H2通过第一隔膜泵进入电堆发生反应将化学能转换为电能，微量的CO和少量的H2通过第二隔膜泵进入重整室。

进一步的，所述电堆产生的H2O和剩余的H2再次通过第一隔膜泵进入过滤单元，将过滤单元内部的H20和CO2通过第三隔膜泵排出。

进一步的，所述催化剂不同所工作的温度也就不同，其中CH4O在高温的环境下裂解

进一步的，所述CH4O裂解温度范围选择在200-400摄氏度之间。

进一步的，将所述的过滤单元与电堆集合成一个模块。

本发明的有益效果是：本发明将过滤单元与燃料电池电堆集合成一个模块，可以有效地提高能量源的利用率，能有效过滤掉不适用与燃料电池的杂质，提高燃料电池电堆的效率，本系统结构紧凑，分离方法便捷高效；另外在过滤单元的隔膜泵作用下，使得甲醇重整室出来的气体能够被分离成电堆能够接受的气体，其中不能进入燃料电池系统中的气体组分会返回过滤单元。

附图说明

图1是发明的原理框图

图中附图标记：1-重整室；2-过滤单元；3-电堆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，一种自过滤燃料电池系统,包括重整室1、过滤单元2和电推3，重整室1为能源转换装置，将CH4O和H20输入重整室1内，其中CH4O在催化剂的催化作用下发生裂解产生CO和H2，其中CO与H2O在催化剂作用下发生化学反应产生CO2和H2；

将重整室1内化学反应产生的CO2、H2和微量的CO输入过滤单元内，过滤单元2内设置第一隔膜泵、第二隔膜泵和第三隔膜泵,其中H2通过第一隔膜泵进入电堆3发生反应将化学能转换为电能，微量的CO和少量的H2通过第二隔膜泵进入重整室1。

H2因为质量轻，运动活跃，容易通过设定的通道进入燃料电池的“阳极”，Anode端进气口。而CO2因为比重大，在气体腔内会沉淀到底部，通过电堆3排出的H2O和H2的混合气的筛洗，可以方便地排出。介乎于两者之间的CO气体，密度居中，活性居中，通过小气泵，形成一定的微负压，将CO可以注入到重整室1。

进一步的，电堆3产生的H2O和剩余的H2再次通过第一隔膜泵进入过滤单元，为了保证一定的安全余量，在将CO抽出时，会将部分H2抽出，送往装置重整室1，这样更有利于保证重整室1的温度处于合适的“反应温度”区间。能有效过滤掉不适用与燃料电池的杂质，提高燃料电池的电堆3的效率。