[發明專利]適用于移動式氫燃料電池的在線制氫-供氫系統及方法

在審

• 申請號: 202211332615.5
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115624927A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 李浩杰;姚震;邢利利;王學濤;劉夢杰;劉春梅;張俊江
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;B01J8/00;B01J7/00;B01D53/26;B01D1/00;C01B3/06;H01M8/0606;H01M8/0662;H01M8/04119;H01M8/04089;H01M8/04007;H01M8/06;H01M8/04828;H01
• 代理公司: 洛陽華和知識產權代理事務所(普通合伙) 41203
• 代理人: 李征

1.一種適用于移動式氫燃料電池的在線制氫-供氫系統，其特征是包括氫氣發生裝置(101)，氫氣發生裝置的加料口與氨硼烷儲存箱(102)連接且二者之間的管路上設有氨硼烷進料閥(109-1)，氫氣發生裝置的加液口與醇液儲存箱(103)連接且二者之間的管路上設有進液閥(109-2)，氫氣發生裝置的排液口與廢液蓄集濃縮裝置(105)連接且二者之間的管路上設有廢液電動排放閥，氫氣發生裝置的氫氣輸出口與氫氣儲存罐(114)連接且二者之間的管路上沿氫氣的流動方向依次設置洗氣裝置(108)、氣體干燥裝置(110)、調壓穩壓裝置(112)，氫氣儲存罐的出口與氫燃料電池(116)連接且二者之間的管路上設有電動閥(115)；廢液蓄集濃縮裝置內部的加熱蒸發管耦合氫燃料電池的水熱管理系統，廢液蓄集濃縮裝置(105)的蒸汽出口與醇液儲存箱(103)連接且二者之間的管路上設有蒸汽閘閥(107)；

所述氫氣發生裝置(101)的頂部設有電動機(101-1)、其內部設有肋柱陣列(101-6)，肋柱陣列可拆卸地安裝于中心軸(101-7)上且肋柱陣列的外表面覆蓋有催化劑，電動機的輸出軸與中心軸通過棘輪和棘齒的傳動進行連接；所述氫氣發生裝置的內部還設有反應液備存箱(101-2)和蝸殼泵(101-3)，電動機的輸出軸與蝸殼泵的驅動軸通過棘輪和棘齒的傳動進行連接，與蝸殼泵進口連接的管路伸入至氫氣發生裝置的底部且該管路上設有上液電磁閥(101-4)，蝸殼泵的出口與位于肋柱陣列上方的反應液備存箱連接，反應液備存箱的底部設有下液電磁閥(101-5)，系統產氫時電動機和肋柱陣列轉動、蝸殼泵不轉動，系統不需要產氫時電動機和蝸殼泵轉動、肋柱陣列不轉動。

2.根據權利要求1所述的適用于移動式氫燃料電池的在線制氫-供氫系統，其特征是所述氨硼烷儲存箱(102)為帶有隔熱功能的封閉式罐體，其內部表面涂覆有耐酸堿腐蝕的非金屬材料，其頂部設有加料口、第一安全排放閥(111-1)。

3.根據權利要求1所述的適用于移動式氫燃料電池的在線制氫-供氫系統，其特征是所述氫氣發生裝置(101)上可拆卸地安裝有頂蓋且二者之間采用防腐密封條進行密封。

4.根據權利要求1所述的適用于移動式氫燃料電池的在線制氫-供氫系統，其特征是肋柱陣列(101-6)包括沿周向分布的多個子肋柱，每個子肋柱遠離中心軸的外表面向靠近中心軸的方向延伸形成用于增大肋柱陣列與反應液的接觸面積的U型槽。

5.根據權利要求1所述的適用于移動式氫燃料電池的在線制氫-供氫系統，其特征是所述醇液儲存箱內盛放液態甲醇、液態乙醇中的至少一種。

6.根據權利要求1所述的適用于移動式氫燃料電池的在線制氫-供氫系統，其特征是所述廢液蓄集濃縮裝置(105)的外殼體采用隔熱材料，醇液儲存箱(103)的外殼體采用良導熱材料和結構。

7.根據權利要求1或6所述的適用于移動式氫燃料電池的在線制氫-供氫系統，其特征是所述廢液蓄集濃縮裝置(105)內的加熱蒸發管為蛇形加熱蒸發管(105-1)。

8.根據權利要求1所述的適用于移動式氫燃料電池的在線制氫-供氫系統，其特征是所述洗氣裝置(108)為一個裝有含低濃度酸的水溶液的罐體。

9.根據權利要求1所述的適用于移動式氫燃料電池的在線制氫-供氫系統，其特征是所述氫氣儲存罐(114)上設有第二安全排放閥(111-2)、壓力測量裝置(113)。

10.一種適用于移動式氫燃料電池的在線制氫-供氫方法，其特征是包括：首次加料，首先向氫氣發生裝置加入指定量的氨硼烷，然后向氫氣發生裝置加入指定量的醇液，氨硼烷在催化劑作用下發生醇解反應產氫，氨硼烷反應完成后，向氫氣發生裝置內的反應液中繼續補充指定量的氨硼烷，繼續進行醇解反應產氫，直至反應液中副產物的濃度達到設定值，此時廢液電動排放閥打開，反應液流入廢液蓄集濃縮裝置，然后關閉廢液電動排放閥，循環首次加氨硼烷、加醇過程；

在醇解反應產氫過程中，上液電磁閥和下液電磁閥均關閉，電動機驅動肋柱陣列轉動，對反應液進行擾動；當不需要產氫時，電動機驅動蝸殼泵轉動，上液電磁閥開啟、下液電磁閥關閉，蝸殼泵將反應液抽至反應液備存箱內，需要繼續產氫過程時，上液電磁閥關閉、下液電磁閥開啟，反應液備存箱內的反應液流入氫氣發生裝置內；

醇解反應產生的氫氣依次經洗氣裝置、氣體干燥裝置、調壓穩壓裝置進入氫氣儲氣罐，氫氣儲氣罐向氫燃料電池可控地供氫。