[發(fā)明專利]一種燃料電池氫氣供應(yīng)系統(tǒng)及控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210560790.3
• 申請(qǐng)日: 2022-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN114744260A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方川;李飛強(qiáng);張國強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京億華通科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/0606
• 分類號(hào): H01M8/0606;H01M8/0662;H01M8/04082
• 代理公司: 北京共騰律師事務(wù)所 16031
• 代理人: 姚星

1.一種燃料電池氫氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述氫氣供應(yīng)系統(tǒng)包括液氨儲(chǔ)罐、氫氣供應(yīng)管路和氨氣回收管路；

所述液氨儲(chǔ)罐用于儲(chǔ)存液態(tài)氨氣；

所述氫氣供應(yīng)管路用于將液氨轉(zhuǎn)化為氫氣并供給至燃料電池電堆的陽極氣體入口，所述氫氣供應(yīng)管路上設(shè)置有裂解反應(yīng)器和氨氣吸附塔；所述裂解反應(yīng)器具有裂解腔和催化燃燒腔，其中所述裂解腔用于提供氨裂解反應(yīng)所需的場所，所述催化燃燒腔用于提供氨裂解反應(yīng)所需的熱量；所述氨氣吸附塔用于從氨裂解反應(yīng)的產(chǎn)物氣體中吸附殘留的氨氣；

所述氨氣回收管路與氨氣吸附塔相連，用于將氨氣吸附塔吸附的氨氣回收利用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池氫氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述裂解反應(yīng)器的催化燃燒腔與所述燃料電池電堆的陽極尾氣出口連通，并被配置為利用陽極尾氣中殘余的氫氣與空氣反應(yīng)從而為氨裂解反應(yīng)提供熱量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池氫氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述氨氣回收管路將氨氣吸附塔吸附的氨氣循環(huán)至所述裂解反應(yīng)器繼續(xù)參與氨裂解反應(yīng)；所述氨氣回收管路上設(shè)置有循環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置，所述循環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置包括循環(huán)泵或引射器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池氫氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述氨氣吸附塔包括第一氨氣吸附塔和第二氨氣吸附塔；

所述第一氨氣吸附塔具有第一氨氣吸附腔和第一換熱腔；所述第一氨氣吸附腔具有第一氣體入口和第一氣體出口，用于從氨裂解反應(yīng)的產(chǎn)物氣體中吸附殘留的氨氣；所述第一換熱腔具有第一換熱介質(zhì)入口和第一換熱介質(zhì)出口，用于在通入換熱介質(zhì)時(shí)使第一氨氣吸附腔吸附的氨氣脫附；

所述第一氨氣吸附塔被配置為在第二氨氣吸附塔進(jìn)行吸附操作時(shí)執(zhí)行脫附操作，并將第一氨氣吸附腔中脫附的氨氣輸送到氨氣回收管路中；

所述第二氨氣吸附塔具有第二氨氣吸附腔和第二換熱腔；所述第二氨氣吸附腔具有第二氣體入口和第二氣體出口，用于從氨裂解反應(yīng)的產(chǎn)物氣體中吸附殘留的氨氣；所述第二換熱腔具有第二換熱介質(zhì)入口和第二換熱介質(zhì)出口，用于在通入換熱介質(zhì)時(shí)使第二氨氣吸附腔吸附的氨氣脫附；

所述第二氨氣吸附塔被配置為在第一氨氣吸附塔進(jìn)行吸附操作時(shí)執(zhí)行脫附操作，并將從第二氨氣吸附腔中脫附的氨氣輸送到氨氣回收管路中。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池氫氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述氫氣供應(yīng)管路上設(shè)置有多通閥，所述多通閥包括至少十個(gè)通路，并被配置為具有第一連通狀態(tài)和第二連通狀態(tài)；

所述十個(gè)通路分別與所述裂解反應(yīng)器的產(chǎn)物氣體出口、所述燃料電池電堆的陽極氣體入口，以及所述第一氣體入口、第一氣體出口、第一換熱介質(zhì)入口、第一換熱介質(zhì)出口、第二氣體入口、第二氣體出口、第二換熱介質(zhì)入口、第二換熱介質(zhì)出口連通；

所述第一連通狀態(tài)下，與裂解反應(yīng)器的產(chǎn)物氣體出口、第一換熱介質(zhì)入口相連通的兩個(gè)通路彼此連通，與第一換熱介質(zhì)出口、第二氣體入口相連通的兩個(gè)通路彼此連通，與第二氣體出口、燃料電池電堆的陽極氣體入口相連通的兩個(gè)通路彼此連通；

所述第二連通狀態(tài)下，與裂解反應(yīng)器的產(chǎn)物氣體出口、第二換熱介質(zhì)入口相連通的兩個(gè)通路彼此連通，與第二換熱介質(zhì)出口、第一氣體入口相連通的兩個(gè)通路彼此連通，與第一氣體出口、燃料電池電堆的陽極氣體入口相連通的兩個(gè)通路彼此連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的燃料電池氫氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述氨氣吸附塔連接的氨氣回收管路上設(shè)置有脫附閥，所述脫附閥被配置為在所述氨氣吸附塔執(zhí)行脫附操作時(shí)開啟，并在所述氨氣吸附塔執(zhí)行吸附操作時(shí)關(guān)閉。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的燃料電池氫氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池電堆包括質(zhì)子交換膜燃料電池電堆、固體氧化物燃料電池電堆和熔融碳酸鹽燃料電池電堆的至少一種。

8.一種權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的燃料電池氫氣供應(yīng)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括計(jì)算所述氨氣吸附塔的氨氣吸附量，當(dāng)氨氣吸附量大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)使氨氣吸附塔執(zhí)行脫附操作，并使脫附的氨氣進(jìn)入所述氨氣回收管路。