[实用新型]一种零碳排放的乙醇重整制氢燃料电池系统

说明书

本实用新型提供一种零碳排放的乙醇重整制氢燃料电池系统，包括重整制氢装置、乙醇水溶液储存装置、换热装置、氢燃料电池、富氧CO₂气流产生装置和CO₂液化回收装置；富氧CO₂气流产生装置利用富氧燃烧技术持续产生O₂浓度在20％以上的富氧CO₂气流，并将其用于氢燃料电池的阴极燃料供应，重整制氢装置将乙醇水蒸气制成富H₂气体用于氢燃料电池的阳极燃料供应。重整制氢装置等产生的CO₂经富氧燃烧技术的循环利用后变成高纯CO₂气流，并由CO₂液化回收装置定期回收储存、利用。本实用新型可以通过富氧燃烧技术，并利用各装置产生的CO₂生产出持续的富氧CO₂气流，并将其用于整个系统的氧气供应。不是将CO₂尾气直接排放到大气中，实现了整个系统的零碳排放。

技术领域

本实用新型涉及氢燃料电池尾气回收技术领域，具体而言是一种零碳排放的乙醇重整制氢燃料电池系统。

背景技术

目前在实际应用中，燃料电池的氢气通常是由高压储氢瓶供给，氢气经过压缩后以液态形式存在，但是氢气分子质量小，易从容器中逃逸；氢气性活泼，易燃易爆炸，爆炸极限范围大(4～74.2％)安全隐患大；单位质量储氢密度低，这都增加了氢气的储存和运输难度，且近阶段氢气高密度储存技术短时间内难以取得突破。另外要保证氢气供应，就需要大规模的供氢设施，目前基础供氢设施匮乏，且前期建设投资成本巨大。采用高压氢气瓶供应氢燃料电池，其续航能力也难以满足要求。

采用醇类重整制氢与氢燃料电池结合的方式可以解决上述问题。目前醇类重整制氢研究成果和应用技术最成熟的是甲醇重整制氢，但是甲醇易燃易爆、具有毒性、不易运输和储存、存在碳排放问题且成本在有机物制备中较高。于是现在研究了乙醇制氢的燃料电池系统，但是此燃料电池系统中含有大量CO₂的尾气最终都是直接排放到大气中或者采用价格昂贵的二氧化碳回收装置，直接排放方式会增加碳排放，加剧温室效应，因此考虑将富氧燃烧技术与乙醇制氢的燃料电池系统结合起来，得到高纯度的二氧化碳气流并将之回收处理，实现零碳排放。富氧燃烧技术是利用载氧体在空气中吸附氧气，随后用二氧化碳气流吹扫时氧气又重新解吸出来，从而得到氧气浓度达到20％以上的富氧二氧化碳气流，并可以将其用于后续装置的氧化性质气体供应。

实用新型内容

根据上述技术问题，而提供一种零碳排放的乙醇重整制氢燃料电池系统。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种零碳排放的乙醇重整制氢燃料电池系统，包括：重整制氢装置、乙醇水溶液储存装置、换热装置、氢燃料电池、富氧CO₂气流产生装置和CO₂液化回收装置；

富氧CO₂气流产生装置利用富氧燃烧技术产生富氧二氧化碳气流，所述富氧CO₂气流产生装置包括固定床A、固定床B、空气进气口、CO₂进气口、缺氧空气出口和富O₂气体出口，所述固定床A和所述固定床B用于氧气解吸或氧气吸附，所述固定床A和所述固定床B上具有载氧体；富氧燃烧技术是利用载氧体在空气中吸附氧气，随后用二氧化碳气流吹扫时氧气又重新解吸出来，从而得到氧气浓度达到20％以上的富氧二氧化碳气流，且载氧体吸附氧气和解吸氧气这一过程可以循环进行，并且鉴于所选载氧体的不同，其反应温度在500-1000℃左右。所述空气进气口分别通过阀门a和阀门b与所述固定床A和固定床B的输入端连接；所述固定床A的输入端通过阀门c与所述CO₂进气口连接；所述CO₂进气口通过阀门d与所述固定床B的输入端连接；所述缺氧空气出口通过阀门e与所述固定床A的输出端连接；所述固定床B的输出端通过阀门f和阀门g分别与所述缺氧空气出口和所述富O₂气体出口连接；所述固定床A的输出端通过阀门h与富O₂气体出口连接；