[发明专利]一种应用甲醇水发电机的家庭应急电源

说明书

本发明提出一种应用甲醇水发电机的家庭应急电源，包括：甲醇‑水原料容器、原料供应单元、气化室、气化换热器、重整催化反应室、纯化室、燃料电池单元、逆变输出单元。本发明在甲醇水发电机的原理架构基础上，提供了适合家庭场景的应急电源结构，其中提供了可以更换的甲醇‑水原料容器，能够实现耗尽提示功能，以及通过原料容器更换的方式可以方便实现甲醇‑水原料补充；利用了家庭热源提供启动阶段的供热，然后在催化重整和燃烧反应充分后过渡到自热供给，使得家庭应急电源的结构和工作方式更为简单可靠；另一方面，本发明的家庭应急电源集成了相关电子控制和人机交互功能，通过该家庭应急电源的控制系统可以实现应急状态下家庭用电状况的调控，对原料存量、电源运行状态以及电量可以实时向用户报告，提升了用户体验。

技术领域

本申请涉及清洁能源技术领域，尤其涉及一种应用甲醇水发电机的家庭应急电源。

背景技术

家庭应急电源可以在由于台风、地震、霜冻、大面积电网故障等自然灾害和事故造成市电供应较长时间中断的情况下，为家庭日常生活—特别是照明、电热取暖、空调降温等基本生活—提供备用供电。目前，家庭应急电源主要采用汽油等化石燃料，成本较高且具有污染，导致应用的场景受到较大限制。也有的现有技术采用充放电结构的蓄电池作为家庭应急电源，但是蓄电池储能容量有限，且老化后性能恶化比较明显，回收更新又会造成环境风险。

重整制氢发电技术是近年来新兴的清洁能源技术，其中，以甲醇-水为原料的重整制氢发电机因其具有的独特优势，日益受到重视。甲醇-水重整制氢发电机的基本结构如图1所示，该设备注入甲醇-水混合原料，经过动氢模块的气化、重整催化、纯化等过程，生成高纯度氢气，输入作为发电模块的燃料电池，与同样输入该燃料电池的空气(氧气)发生燃料电池反应，生成电能。

甲醇-水重整制氢发电机目前已经在车载电源、通信基站应急供电等领域得以应用，但是目前还没有采用该设备的家庭应急电源。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种应用甲醇水发电机的家庭应急电源。本发明一方面在甲醇水发电机的原理架构基础上，提供了适合家庭场景的应急电源结构，其中提供了可以更换的甲醇-水原料容器，能够实现耗尽提示功能，以及通过原料容器更换的方式可以方便实现甲醇-水原料补充；另一方面，通过该家庭应急电源的控制系统可以实现应急状态下家庭用电状况的调控。

基于上述目的，在本申请的第一个方面，提出了一种该家庭应急电源包括：甲醇-水原料容器、原料供应单元、气化室、气化换热器、重整催化反应室、纯化室、燃料电池单元、逆变输出单元；其中，

所述甲醇-水原料容器内盛放液态甲醇-水原料，并且该原料容器可拆卸更换地安装在家庭应急电源的主机上，安装之后原料容器的出口管与主机的原料供应单元的输液泵自动联通，输液泵可以将甲醇-水原料从原料容器抽送到气化室；

气化室通过加热使得液态的甲醇-水原料气化为甲醇-水蒸气混合气体，然后将混合气体输送到重整催化反应器，发生重整反应生成氢气；

其中，气化室通过所述气化换热器获得供热，以便加热气化所述液态的甲醇-水原料；气化换热器内部具有循环导热介质，其从家庭热源或者重整催化反应室的燃烧腔吸收获得热量，然后循环到所述气化室释放，实现对甲醇-水原料气化；

所述重整催化反应室包括反应腔以及燃烧腔，气化后的甲醇-水蒸气混合气体从气化室输送进反应腔内，在催化剂的作用下甲醇-水蒸气混合气体发生重整催化反应；所产生的气体初产物一部分被输送到所述燃烧腔，且燃烧腔中输入空气，通过燃烧产生自热；重整催化反应室的反应腔输出的气体初产物，除了一部分输送给燃烧腔，其余的气体初产物都被输送到纯化室；在纯化室中气体初产物经过冷凝，排除其中的甲醇和水，然后进入到吸附室，吸附其中的二氧化碳，得到高纯度且干燥的氢气；

所述高纯度的氢气被导入燃料电池单元，通过燃料电池单元内部的电化学反应产生电能；