[实用新型]一种新型高温醇类重整燃料电池系统

说明书

本实用新型公开了一种新型高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、重整器和高温电堆，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第一换热器，氢气混合气经过第一换热器后进入高温电堆，高温电堆产生的高温水蒸气进入第二换热器。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了燃料电池续航里程。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种新型高温醇类重整燃料电池系统。

背景技术

醇类重整燃料电池由于采用重整制氢技术，重整气CO浓度相对较高无法直接应用在低温燃料电池电堆系统中，因此采用反应温度在150~200℃之间的高温电堆，该高温电堆能耐受较高浓度的CO，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。

现有技术的醇类重整制氢高温燃料电池（温度区间为150~200℃）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；3.现行反应温度在150~200℃之间高温电堆醇类重整制氢燃料电池发生电化学反应后产生大量的水蒸气，该水蒸气温度约在150~200℃之间并且流量大，现有设备中主要以外排形式直接排出系统，造成一定的热损失，水损失也较大。

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高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：一种新型高温醇类重整燃料电池系统，包括燃料制备系统模块、重整器和高温电堆，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第一换热器，氢气混合气经过第一换热器后进入高温电堆，高温电堆产生的高温水蒸气进入第二换热器，第二换热器中产生的冷凝水进入去离子器，所述去离子器连接水泵，所述水泵连接三通调节阀，所述三通调节阀的一端连接水箱，另一端为排水端。

优选的，所述水箱以及甲醇箱分别连接有液位计。

优选的，经过第一换热器后的氢气混合气的温度为150~200℃。

优选的，所述高温水蒸气的温度为150~200℃，第二换热器产生的冷凝水的温度不高于80℃。