[实用新型]一种微量CO的甲醇重整制氢燃料电池发电系统

说明书

本实用新型公开了一种微量CO的甲醇重整制氢燃料电池发电系统，其包括控制系统和通过管道依次连接的储液仓、出液泵、汽化器、反应器、冷凝器及低温质子交换膜燃料电池；所述微量CO的甲醇重整制氢燃料电池发电系统还包括板式热交换器；所述反应器内装有甲醇重整制氢催化剂。本实用新型将微量CO的甲醇重整制氢方法与低温质子交换膜燃料电池相配合使用，既规避了氢气提纯的步骤及其装置模块，又可以使用成熟的低温质子交换膜燃料电池系统发电，设备系统成本低、性能可靠，可规模应用于汽车、船舶、基站电源的领域。

技术领域

本实用新型涉及一种微量CO的甲醇重整制氢燃料电池发电系统，属于燃料电池技术领域。

背景技术

氢是地球上储量丰富、燃烧热值很高的元素，而且燃烧后只产生水，不会有其他的任何污染产物，是最清洁的能源，氢能因此也被称为人类终极能源。氢燃料电池是氢气和氧气不经过卡诺循环使化学能直接转化为电能的装置，能效转换效率可达60%以上。燃料电池技术的出现使氢能成为替代化石能源的最佳能源。近年来，随着质子交换膜燃料电池的发展，特别是其应用于汽车以及分布式发电的快速发展，氢气的需求量越来越大。

质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell）在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为传递H⁺的介质，只允许H⁺通过，而H₂失去的电子则从导线通过。工作时相当于一直流电源，阳极即电源负极，阴极即电源正极。质子交换膜燃料电池具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单、操作方便等优点，被公认为电动汽车、固定发电站等的首选能源。

目前质子交换膜燃料电池的氢气来源主要是甲醇重整制氢、工业富产氢和电解水制氢。甲醇重整制氢由于原料甲醇容易获取、易于分解产氢等特点而受到广泛关注，如申请号为CN201510476342.5的中国发明专利公开了一种甲醇水重整制氢发电机，包括电控系统、甲醇水进液系统、制氢系统及发电系统，电控系统包括控制主板、供电装置及电力输出端口，控制主板控制甲醇水进液系统、制氢系统及发电系统工作，其采用甲醇重整制氢装置和低温质子交换膜燃料电池为主要结构的发电系统，但是该发明中使用的低温质子交换膜燃料电池对CO的浓度要求要小于2ppm，然而现有通过甲醇制氢催化剂进行甲醇重整制取的氢气中均含有高浓度的CO，由于CO容易使质子交换膜燃料电池催化剂中毒，所以必须将甲醇重整制取得到的氢气进行提纯去除CO后再送入质子交换膜燃料电池使用，增加的氢气提纯装置不仅增加了燃料电池发电系统的成本，而且增加了系统设备的体积空间以及系统控制复杂程度，使得燃料电池发电系统在汽车等空间要求高的场合中无法应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的不足，提出了一种微量CO的甲醇重整制氢燃料电池发电系统，既规避了氢气提纯的步骤及其装置模块，又可以使用成熟的低温质子交换膜燃料电池系统发电，设备系统成本低、性能可靠，可规模应用于汽车、船舶、基站电源的领域。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种微量CO的甲醇重整制氢燃料电池发电系统，其包括控制系统和通过管道依次连接的储液仓、出液泵、汽化器、反应器、冷凝器及低温质子交换膜燃料电池，所述反应器的内部装有甲醇重整制氢催化剂；所述反应器的内部设有电加热丝，且在所述反应器内还设有温度传感器及压力传感器；在每一段管道的出口均设有阀门，在每一段管道的出口及入口均设有压力表；所述储液仓、出液泵、汽化器、反应器、冷凝器及低温质子交换膜燃料电池均与控制系统电连接，所述控制系统基于PLC建立。