[發明專利]一種甲醇重整燃料電池熱利用方法

有效

• 申請號: 201910016156.1
• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN109473698B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 周明強;劉飛;董文波
• 申請（專利權）人: 中氫新能技術有限公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04029;H01M8/0438;H01M8/0612
• 代理公司: 北京冠和權律師事務所 11399
• 代理人: 朱健;張迪

本發明公開了一種甲醇重整燃料電池熱利用方法，所述甲醇重整燃料電池熱利用方法對應的熱利用系統分別是由電堆、定量裝置、重整室、比例閥、和燃料箱組成，且甲醇重整燃料電池熱利用方法，具體包括以下步驟：S1、首先將電堆的循環介質入口通過導液管與定量裝置的出水口連接，并將電堆的循環介質出口通過導液管與冷卻裝置的進水口連接，本發明涉及燃料電池技術領域。該甲醇重整燃料電池熱利用方法，利用甲醇與水的混合溶液作為電堆的散熱介質，減少了電堆散熱循環系統的組件數量，避免了其他循環介質的使用，電堆散熱后的甲醇水蒸氣可以直接通入到重整室內，減少了甲醇與水的混合溶液變成甲醇水蒸氣需要吸熱過程。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，具體為一種甲醇重整燃料電池熱利用方法。

背景技術

甲醇重整燃料電池采用的技術路線是甲醇重整制氫燃料電池，是質子交換膜燃料電池的一種，該技術原理是采用蒸汽重整法在重整室內將甲醇與水攜帶的氫轉換為氫氣，然后把氫氣通入電堆中，使氫氣與氧氣在電堆內部發生電化學反應轉化為電能，甲醇及水的混合蒸汽在重整室需要在高溫條件下在催化劑催化的作用下重整為氫氣，此反應為吸熱反應，需要從外界吸收大量的熱量；電堆正常工作時，重整室產生的氫氣與氧氣在電堆內部發生電化學反應發電來，同時會釋放出大量的熱量，釋放的熱量需要經過散熱介質及時散到電堆之外，避免造成電堆內部熱量超過最適溫度影響發電效率，甚至在電堆內部熱集聚對電堆產生不可逆的損壞。

目前，甲醇水重整系統和電堆發電系統這塊有以下的缺點：甲醇與水的混合溶液需要先變成甲醇水蒸氣，這是一個吸熱過程，需要吸收重整室內的大量熱量；甲醇水蒸氣的重整制氫反應過程也是吸熱反應，在重整室內吸收大量的熱，需要重整室提供大量穩定的熱量；重整室提供的熱量來源要穩定、可靠、可控，這樣就增加的熱量來源物的控制難度及熱量控制難度；電堆的散熱需要循環系統支撐，循環系統由循環動力裝置、電堆流道、散熱裝置、循環介質等部件組成，增加了電堆附件的數量，同時占用的體積也大，循環系統增加了系統的復雜性，同時為控制這部分系統需要占據大量系統控制資源，增加了控制難度；電堆的循環介質選取時，要考慮好循環介質的理化特性，循環介質在低溫時要具有良好的流動性，不易揮發，熱穩定性好，高溫不能產生焦灼，溫升性能良好，這樣增加選擇循環介質的難度，成本也會比較高；電堆散失的熱量直接散到了空氣中，這部分熱量難以被重新利用；甲醇水重整系統和電堆發電系統兩個系統除了重整制出的氫氣通入電堆外，兩個系統相互獨立，控制系統需要分別控了兩套系統，增加了控制難度，而且占用控制系統資源。

發明內容

（一）解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種甲醇重整燃料電池熱利用方法，用以解決傳統甲醇水重整系統和電堆發電系統中重整室的熱量控制難度大的缺點；并且利用甲醇與水的混合溶液作為電堆的散熱介質，減少電堆散熱循環系統的組件數量，使系統體積減小；通過循環介質與整套系統的燃料相同，避免了其他循環介質的使用，降低系統的成本費用；所述方法還把電堆與重整室聯系在一起，把電堆反應的余熱充分利用，提高整體的利用率，減少了能量的損耗。

（二）技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種甲醇重整燃料電池熱利用方法，所述甲醇重整燃料電池熱利用方法對應的熱利用系統分別是由電堆、定量裝置、重整室、比例閥、冷卻裝置和燃料箱組成，且甲醇重整燃料電池熱利用方法，具體包括以下步驟：

S1、首先將電堆的循環介質入口通過導液管與定量裝置的出水口連接，并將電堆的循環介質出口通過導液管與冷卻裝置的進水口連接，通過在電堆和冷卻裝置之間的導液管內安裝比例閥，然后在比例閥的輸出口通過導氣管與重整室的進氣口連接；

S2、將重整室的出氣口通過導氣管與電堆的電堆氫氣進口連接，同時將冷卻裝置的出水口通過導液管與燃料箱的進液口連接，并將燃料箱的出液口通過導液管與定量裝置的進液口連接，然后在電堆的電堆空氣進口連通空氣進氣管，這樣即可完成整個熱利用系統各個部件的管道連接安裝；