[實用新型]車載燃料電池發電系統

有效

• 申請號: 201721836463.7
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN207572466U
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 碗海鷹;碗山鷹;周歌;王源;王麗莉;郭豐;李紀虹
• 申請（專利權）人: 晉城市阿邦迪能源有限公司
• 主分類號: H01M8/0606
• 分類號: H01M8/0606;H01M8/04298;B60L11/18
• 代理公司: 太原倍智知識產權代理事務所(普通合伙) 14111
• 代理人: 張宏

本實用新型涉及一種車載燃料電池發電系統，包括甲醇重整反應器和質子交換膜燃料電池，甲醇重整反應器的氫氣出口連接質子交換膜燃料電池的氫氣入口。甲醇重整反應器的換熱室上設尾氣進口和尾氣出口，尾氣進口與汽車尾氣排放口連接；蒸發器的輸入端口與原料甲醇輸入管和原料水輸入管相連，蒸發器的輸出端口與重整反應室相連；重整反應室原料混合氣輸入端口與蒸發器的輸出端口連接。本實用新型利用汽車尾氣熱量進行甲醇重整制氫反應，減少了尾氣余熱的能量浪費，提高了能源利用效率。

技術領域

本實用新型涉及甲醇重整制氫裝置，特別是一種車載并利用汽車尾氣的車載重整制氫燃料電池發電系統。

背景技術

質子交換膜燃料電池（PEMFC）需要以純氫作為燃料。甲醇重整制氫是甲醇與水蒸氣在350℃-409℃溫度下，1-5MPa的壓力條件下，在催化劑的作用下，發生甲醇裂解反應和CO的變換反應，生成H₂和CO，這是一個多組分、多反應的氣固相反應系統。反應方程如下：

CH₃OH→CO+H₂ （1）

H₂O+CO→CO₂+H₂ （2）

CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂ （3）

重整反應生成的H₂ 和CO₂，再經過鈀膜分離器將H₂ 和CO₂分離，得到高純氫氣。

目前，甲醇重整制氫中的所需溫度多通過電加熱、燃料燃燒等方式來提供，不僅需要額外消耗能量，而且使裝置結構更加復雜、體積更大。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種可利用汽車尾氣熱量進行重整制氫的車載燃料電池發電系統。

為解決以上技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種車載燃料電池發電系統，包括甲醇重整反應器和質子交換膜燃料電池，甲醇重整反應器的氫氣出口連接質子交換膜燃料電池的氫氣入口，所述甲醇重整反應器包括殼體，殼體內設重整反應室、蒸發器和換熱室，換熱室和重整反應室均為空腔柱體，換熱室設置在殼體內中部，重整反應室設置在換熱室下部；換熱室上設尾氣進口和尾氣出口，其中，尾氣進口與汽車尾氣排放口連接；蒸發器采用盤管結構，蒸發器盤繞于換熱室外側，蒸發器的輸入端口設置在蒸發器頂部并與原料甲醇輸入管和原料水輸入管相連，蒸發器的輸出端口設置在蒸發器底部并與重整反應室相連；重整反應室上設原料混合氣輸入端口和重整合成氣輸出端口，原料混合氣輸入端口與蒸發器的輸出端口連接。

汽車發動機動力輸出占燃油燃燒總熱量的25%-42%，其余以廢熱形式從冷卻水和尾氣中排出，車外的能量占燃燒總能量的58%-75%，這不僅是一種能源浪費，同時也會造成一定程度上的大氣熱污染。發動機尾氣的預熱具有溫度高、壓強大、流速快的特點，因此，尾氣所含能量在浪費的熱量中占主要部分。汽車尾氣的溫度可以高達600-700℃，通過控溫裝置的調節完全可以滿足重整制氫反應的需要。

本實用新型利用進入換熱器的汽車尾氣的熱量，將原料甲醇和水在蒸發器內汽化形成原料混合氣體，熱的混合氣體進入重整反應室，在催化劑的作用下發生反應產生富氫氣體，為質子交換膜燃料電池提供氫氣。

作為優選的技術方案，所述的重整反應室外側設置有空腔結構的CO凈化反應室,CO凈化反應室的輸入端口連接重整反應室的重整合成氣輸出端口。

作為優選的技術方案，所述的殼體內還設有尾氣凈化裝置，換熱室的尾氣出口連接該尾氣凈化裝置。