[发明专利]适用于移动式氢燃料电池的在线制氢-供氢系统及方法

权利要求书

1.一种适用于移动式氢燃料电池的在线制氢-供氢系统，其特征是包括氢气发生装置(101)，氢气发生装置的加料口与氨硼烷储存箱(102)连接且二者之间的管路上设有氨硼烷进料阀(109-1)，氢气发生装置的加液口与醇液储存箱(103)连接且二者之间的管路上设有进液阀(109-2)，氢气发生装置的排液口与废液蓄集浓缩装置(105)连接且二者之间的管路上设有废液电动排放阀，氢气发生装置的氢气输出口与氢气储存罐(114)连接且二者之间的管路上沿氢气的流动方向依次设置洗气装置(108)、气体干燥装置(110)、调压稳压装置(112)，氢气储存罐的出口与氢燃料电池(116)连接且二者之间的管路上设有电动阀(115)；废液蓄集浓缩装置内部的加热蒸发管耦合氢燃料电池的水热管理系统，废液蓄集浓缩装置(105)的蒸汽出口与醇液储存箱(103)连接且二者之间的管路上设有蒸汽闸阀(107)；

所述氢气发生装置(101)的顶部设有电动机(101-1)、其内部设有肋柱阵列(101-6)，肋柱阵列可拆卸地安装于中心轴(101-7)上且肋柱阵列的外表面覆盖有催化剂，电动机的输出轴与中心轴通过棘轮和棘齿的传动进行连接；所述氢气发生装置的内部还设有反应液备存箱(101-2)和蜗壳泵(101-3)，电动机的输出轴与蜗壳泵的驱动轴通过棘轮和棘齿的传动进行连接，与蜗壳泵进口连接的管路伸入至氢气发生装置的底部且该管路上设有上液电磁阀(101-4)，蜗壳泵的出口与位于肋柱阵列上方的反应液备存箱连接，反应液备存箱的底部设有下液电磁阀(101-5)，系统产氢时电动机和肋柱阵列转动、蜗壳泵不转动，系统不需要产氢时电动机和蜗壳泵转动、肋柱阵列不转动。

2.根据权利要求1所述的适用于移动式氢燃料电池的在线制氢-供氢系统，其特征是所述氨硼烷储存箱(102)为带有隔热功能的封闭式罐体，其内部表面涂覆有耐酸碱腐蚀的非金属材料，其顶部设有加料口、第一安全排放阀(111-1)。

3.根据权利要求1所述的适用于移动式氢燃料电池的在线制氢-供氢系统，其特征是所述氢气发生装置(101)上可拆卸地安装有顶盖且二者之间采用防腐密封条进行密封。

4.根据权利要求1所述的适用于移动式氢燃料电池的在线制氢-供氢系统，其特征是肋柱阵列(101-6)包括沿周向分布的多个子肋柱，每个子肋柱远离中心轴的外表面向靠近中心轴的方向延伸形成用于增大肋柱阵列与反应液的接触面积的U型槽。

5.根据权利要求1所述的适用于移动式氢燃料电池的在线制氢-供氢系统，其特征是所述醇液储存箱内盛放液态甲醇、液态乙醇中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的适用于移动式氢燃料电池的在线制氢-供氢系统，其特征是所述废液蓄集浓缩装置(105)的外壳体采用隔热材料，醇液储存箱(103)的外壳体采用良导热材料和结构。

7.根据权利要求1或6所述的适用于移动式氢燃料电池的在线制氢-供氢系统，其特征是所述废液蓄集浓缩装置(105)内的加热蒸发管为蛇形加热蒸发管(105-1)。

8.根据权利要求1所述的适用于移动式氢燃料电池的在线制氢-供氢系统，其特征是所述洗气装置(108)为一个装有含低浓度酸的水溶液的罐体。

9.根据权利要求1所述的适用于移动式氢燃料电池的在线制氢-供氢系统，其特征是所述氢气储存罐(114)上设有第二安全排放阀(111-2)、压力测量装置(113)。

10.一种适用于移动式氢燃料电池的在线制氢-供氢方法，其特征是包括：首次加料，首先向氢气发生装置加入指定量的氨硼烷，然后向氢气发生装置加入指定量的醇液，氨硼烷在催化剂作用下发生醇解反应产氢，氨硼烷反应完成后，向氢气发生装置内的反应液中继续补充指定量的氨硼烷，继续进行醇解反应产氢，直至反应液中副产物的浓度达到设定值，此时废液电动排放阀打开，反应液流入废液蓄集浓缩装置，然后关闭废液电动排放阀，循环首次加氨硼烷、加醇过程；

在醇解反应产氢过程中，上液电磁阀和下液电磁阀均关闭，电动机驱动肋柱阵列转动，对反应液进行扰动；当不需要产氢时，电动机驱动蜗壳泵转动，上液电磁阀开启、下液电磁阀关闭，蜗壳泵将反应液抽至反应液备存箱内，需要继续产氢过程时，上液电磁阀关闭、下液电磁阀开启，反应液备存箱内的反应液流入氢气发生装置内；

醇解反应产生的氢气依次经洗气装置、气体干燥装置、调压稳压装置进入氢气储气罐，氢气储气罐向氢燃料电池可控地供氢。