[发明专利]一种多燃料重整制氢的氢燃料电池快速发电系统

说明书

一种多燃料重整制氢的氢燃料电池快速发电系统，其包括至少两条向燃料电池部提供氢燃料的供氢路线，分别为直接供氢路线和重整供氢路线。重整供氢路线至少包括被配置为能够储存至少甲醇或天然气的燃料储存部，以及位于相对下游且连通至燃料储存部以在至少接受到上游传递的甲醇或天然气燃料原料时，基于所接受燃料的种类切换催化床结构的重整制氢部，使得如此设置的催化制氢部能够在不改变催化制氢流程的情况下适应于至少甲醇和天然气两种燃料的制氢路线。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种多燃料重整制氢的氢燃料电池快速发电系统。

背景技术

氢燃料电池由于其清洁高效而正在成为目前新能源探索的重要项目之一。但是对于氢气本身来说，其储存条件困难，难以在实际的电能项目中投入使用，而随着重整制氢的工艺方案提出，利用多种其他燃料催化制氢的方式逐渐成为研发重点。

CN107302100A公开了一种基于乙醇重整制氢的氢燃料电池系统及其发电方法。本发明采用乙醇反应器，以乙醇作为氢燃料电池的原料，乙醇发生水蒸气重整反应生成氢气；并经过水气转换反应器的水气转换和一氧化碳选择性氧化反应器的一氧化碳的选择性氧化，将副产物中的全部一氧化碳都反应生成二氧化碳，水蒸气重整反应生成的无CO富氢气体作为燃料，电化学反应释放出电能输出；本发明发电效率高，理想状态下的乙醇重整质子交换膜燃料电池系统在低负载时可以达到60％的发电效率，在峰值功率时可达到30％～35％的效率；在实际的实验测试中，各效率也可达到上述数据的80％～85％；本发明原料环保，污染小，且温室气体排放少。

现有技术虽然对直接氢燃料电池、单一燃料来源的重整制氢燃料电池研究较为广泛，但是对于多燃料来源的重整燃料电池的研究却寥寥无几，这实际上不利于实际燃料电池投入工程，因为在实际使用中，尤其是在持续变更燃料电池使用场景的情况下，燃料的来源以及种类有很多，若电池系统不能适应于多种燃料、不能将其转化为电池原生动力来源、不能使用这些燃料的产物进行发电的话，将会造成很大的使用困扰，对燃料电池的泛用性造成挑战。另外，现有采用除直接氢外的单一燃料或者多种燃料制氢的燃料电池，均存在一个较大的问题在于，利用重整制氢产生富氢气，再将富氢气通入燃料电池进行发电需要较长一段时间进行准备，也就是说此类燃料电池必定存在一段热机时间，针对不定时间的用电需求，其所需产电时间往往是随机的、突然的。以日本较为普及的家庭式热电联用燃料电池为例，该设备被设计为利用家用天然气重整制氢以作为燃料电池的原料。该设备的设计标准是一旦开机之后，在时长大约5年的时间内，燃料电池是持续处于不关机状态的，因为家庭生活场景下，什么时候需要用电、需要用多少电、用电的紧迫性如何，这些需求是相当随机且多样的，为满足家庭用电的紧迫要求，具备热机时间的重整制氢燃料电池显然不能关机，因此被迫选择长时间持续开机发电的模式。而上述使用场景具备的问题同样存在于一些应急发电的场景下，燃料电池使用场景受限。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种多燃料重整制氢的氢燃料电池快速发电系统，其包括至少两条向燃料电池部提供氢气的供氢路线，分别为直接供氢路线和重整供氢路线，重整供氢路线至少包括被配置为能够储存至少甲醇或天然气的燃料储存部，以及位于相对下游且连通至燃料储存部以在至少接受到上游传递的甲醇或天然气燃料原料时，基于所接受燃料的种类切换催化床结构的重整制氢部，使得如此设置的催化制氢部能够在不改变催化制氢流程的情况下适应于至少甲醇和天然气两种燃料的制氢路线。

优选地，直接供氢路线由氢气储存部起始，其连通至燃料电池部以向后者直接提供氢气，其中，在连通至燃料电池部的管道中，氢气至少经历两次减压。