[發明專利]一種基于醇類燃料重整反應的在線供氫系統

在審

• 申請號: 202011066325.1
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112265961A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 吳飛;劉強;吳驍;譚波;黃潤伍
• 申請（專利權）人: 武漢船用電力推進裝置研究所（中國船舶重工集團公司第七一二研究所）
• 主分類號: C01B3/32
• 分類號: C01B3/32;H01M8/0612
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 劉念濤;宋國榮

本發明公開了一種基于醇類燃料重整反應的在線供氫系統，包括原料箱、通過原料計量泵與原料箱相連的換熱器、通過燃料計量泵與原料箱相連的制氫?純化一體化反應器、制氫?純化一體化反應器上連接的空氣泵、冷卻器以及冷卻器上連接的氫氣儲罐，制氫?純化一體化反應器包括汽化腔室、重整反應腔室、催化燃燒腔室、氫氣純化腔室、溫度傳感器、重整產物氣輸送盤管，重整反應腔室、催化燃燒腔室、氫氣純化腔室為圓柱形套筒式結構，依次從外向里排列；本發明的供氫系統具有儲氫密度高、體積重量小、原料來源廣泛、適用范圍廣、氫氣即制即用等優點。

技術領域

本發明屬于制氫技術領域，涉及一種基于醇類燃料重整制氫反應的在線供氫系統。

背景技術

氫燃料電池是一種直接將氫燃料和氧化劑中的化學能通過電化學方式轉化為電能的高效發電裝置。質子交換膜燃料電池具有能量轉換效率高、工作溫度適宜、振動噪聲低、環境友好等優點，已廣泛應用于新能源汽車、分布式電站、應急電源、國防軍工等領域。例如，在民用領域，以日本豐田“Mirai”、本田“Clarity”以及韓國現代“ix35”等為代表的燃料電池汽車已經實現規模化量產；日本的Ene Farm計劃使燃料電池分布式電站進入了百萬戶百姓家庭。在軍用領域，德國212A、214燃料電池AIP潛艇的批量列裝，讓世界看到了燃料電池發電系統的先進性及其在軍事領域的廣闊應用前景。特別是近年來，隨著燃料電池關鍵材料、零部件及系統集成開發技術的不斷突破，燃料電池電堆的可靠性也有了質的飛躍。同時，燃料電池的成本也大幅降低。

高純氫氣是質子交換膜燃料電池的燃料。目前，適用于燃料電池發電系統儲氫方式主要有高壓氣態儲氫、固體材料儲氫、有機液體儲氫、重整制氫等。高壓氣態儲氫的優點是技術成熟度高、儲氫裝置結構簡單、攜帶使用方便、充放氫速度快，其不足之處在于儲氫密度低，即使將儲氫壓力提高至70MPa，其體積儲氫密度也只有40g/L左右。此外，高壓儲氫的存儲及使用存在較大安全隱患；合金儲氫等固體材料儲氫技術具有安全性高、可靠性好等特點，其不足之處在于儲氫材料成本高、裝置重量儲氫密度低，難以滿足大功率質子交換膜燃料電池的長時間供氫需求。有機液體儲氫技術具有較高的材料儲氫密度，且氫燃料儲運方便，其不足之處在于脫氫能耗高、技術成熟度較低。

重整制氫是指天然氣、甲醇、乙醇等富氫燃料在一定溫度和壓力條件下，在催化劑的作用下發生重整催化反應，轉化為H₂和CO₂的過程。該技術的主要優點在于材料儲氫密度較高，適用于氫氣的即時制取。其主要不足之處在于變壓吸附提純裝置體積重量大，氫氣分離效率低，因而限制了重整制氫技術在燃料電池分布式發電系統、機動化電站、新能源汽車等領域的應用。

因此，需要進一步開發儲氫密度高、制氫裝置體積重量小、結構緊湊、原料來源廣泛、適用范圍廣的即時儲制氫裝置，以解決燃料電池發電系統的氫氣儲運瓶頸問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有燃料電池發電系統儲氫技術的不足，提供一種儲氫密度高、裝置體積重量小、原料來源廣泛且補給方便、適用范圍廣及熱量利用率高的在線供氫系統。