的出口，CO選擇性能氧化反應(yīng)器的進口相連通。
[0056]—氧化碳選擇性氧化反應(yīng)器的兩側(cè)由隔熱板隔開；導(dǎo)熱性隔板的形式可以是板翅式結(jié)構(gòu)、套筒翅片式、列管翅片式、金屬蜂窩以及列管換熱器式等一種或上述幾種的組合體；其中優(yōu)選板翅式結(jié)構(gòu)、套筒翅片式、列管翅片式；C0選擇性氧化反應(yīng)器采用模塊化的結(jié)構(gòu)，相互之間以及和其他換熱器之間采用法蘭連接。
[0057]—氧化碳選擇性氧化反應(yīng)器的重整氣側(cè)包含選擇氧化催化劑，催化劑的主要成分為Pd、Pt、Rh、Au、Ru等一種或者是幾種的貴金屬的混合物負(fù)載在氧化鐵、氧化鎳、氧化鋁、氧化硅、氧化鋯、氧化鈰、氧化鋅、氧化鎂等一種或者幾種混合物組成的載體上；或者是Co、Fe、N1、Al、Ce、Zr、Mn、Co等幾種氧化物的混合物；其中貴金屬催化劑的貴金屬含量以質(zhì)量計占催化劑質(zhì)量的0.1% -5%之間；操作溫度為80-300°C之間；其中優(yōu)選為100-200°C ；操作壓力為0.l-4MPa之間。
[0058]CO含量低于lOppm，甲醇含量低于10ppm的氫氣混合氣體通入燃料電池之后，利用燃料電池未反應(yīng)的全部尾氣和氧氣混合進入燃燒器；燃料電池的尾氣采用多段分步進料的方式進入燃燒器燃燒側(cè)。
[0059]凈化器內(nèi)部的水是采用燃料電池和燃燒器出來經(jīng)過冷卻生成的系統(tǒng)水，經(jīng)過動力設(shè)備栗注入凈化器。
[0060]進入蒸發(fā)器的甲醇來自于甲醇供應(yīng)裝置，水分別來自甲醇凈化器、水儲備裝置。
[0061]用以吸收重整氣中未反應(yīng)的甲醇。而且，進入蒸發(fā)器的原料甲醇水來源，甲醇來自于甲醇供應(yīng)裝置，水分別來自甲醇凈化器、水儲備裝置；這樣可以保證系統(tǒng)中的甲醇全部利用，沒有向外界排出，提高了甲醇的利用率和保證了系統(tǒng)的安全。
[0062]如圖1所示。甲醇供應(yīng)裝置101和凈化器205中的水分別經(jīng)過栗增到0.5MPa壓力后，進入蒸發(fā)器201之后吸收熱量蒸發(fā)成氣態(tài)，蒸發(fā)所需要的熱量由高溫導(dǎo)熱油供給。甲醇水蒸汽進入到裝有重整催化劑的重整器202中進行甲醇水蒸汽重整反應(yīng)，甲醇水蒸汽重整反應(yīng)吸收的熱量也是通過高溫導(dǎo)熱油進行供給，通過調(diào)控高溫導(dǎo)熱油的溫度和流量，可以將重整器的溫度控制均勻，經(jīng)過重整器之后，甲醇和水蒸汽發(fā)生水蒸汽重整反應(yīng)，生成的重整氣含有氫氣、二氧化碳、水蒸汽、部分的一氧化碳以及極少量的甲醇。然后高溫重整氣通過換熱器203進行降溫到100-150°C之間，換熱器203的冷流體主要是由導(dǎo)熱油。然后重整氣和來自液氧儲存罐103的氧氣進入一氧化碳選擇性氧化反應(yīng)器204在一氧化碳選擇性氧化催化劑上進行一氧化碳氧化反應(yīng)，一氧化碳選擇性氧化是一個放熱反應(yīng)，其放出的熱量主要是通過導(dǎo)熱油介質(zhì)吸收熱量的方式帶走。經(jīng)過一氧化碳選擇性氧化反應(yīng)器的重整氣中一氧化碳含量明顯的降低，其干基的一氧化碳含量低于lOppm，經(jīng)過一氧化碳選擇性氧化反應(yīng)器的氫氣混合氣溫度降低為60-80°C之間。然后經(jīng)過含有來自氣水分離器207中的冷卻水在凈水器205中，將重整氣中的微量甲醇凈化。這樣重整氣的主要組成為氫氣、二氧化碳、水蒸汽和干基小于1ppm的一氧化碳，氫氣混合氣體進入到PEMFC的陽極與來自于液氧儲備裝置103的氧氣進行電化學(xué)反應(yīng)，并且把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成為電能。在燃料電池中未反應(yīng)的氫氣混合氣體和來自液氧儲備裝置103的氧氣混合進入到燃燒器206中并在燃燒催化劑的表面發(fā)生氫氧燃燒反應(yīng)，放出的熱量主要是通過冷卻介質(zhì)導(dǎo)熱油帶走。燃燒器出來的燃燒氣體包括二氧化碳和部分冷凝的水，然后進入到汽水冷卻器207進行氣水分離，分離的二氧化碳經(jīng)過壓縮機壓縮到0.5-0.6MPa進入到二氧化碳儲備裝置中，在氣水分離器中分離出來的液態(tài)水一部分進入到水儲備裝置，一部分由動力設(shè)備栗注入到凈化器205中進行吸收重整器中的微量甲醇。
[0063]導(dǎo)熱油在本系統(tǒng)中的循環(huán)如下:來自于導(dǎo)熱油儲備罐102的導(dǎo)熱油由栗增壓到一定的壓力下，一部分的導(dǎo)熱油進入到燃燒器206中進行換熱，其他的導(dǎo)熱油分別進入到一氧化碳選擇性氧化反應(yīng)器204，換熱器203中換熱得到的高溫導(dǎo)熱油和來自于燃燒器206的高溫導(dǎo)熱油混合之后進入到重整器202、蒸發(fā)器201進行換熱之后，冷卻之后的導(dǎo)熱油達到合適的溫度回到導(dǎo)熱油儲備裝置102中，循環(huán)利用。
【主權(quán)項】
1.一種封閉式燃料電池氫源系統(tǒng)，其特征在于:所述的封閉式燃料電池氫源系統(tǒng)包括甲醇供應(yīng)裝置、液氧裝置、二氧化碳儲備裝置、水儲備裝置、導(dǎo)熱油儲備系統(tǒng)和甲醇制氫裝置系統(tǒng)； 其中:甲醇制氫裝置中包括制燃燒蒸發(fā)器、重整器、燃燒器、一氧化碳選擇性氧化反應(yīng)器以及其他輔助系統(tǒng)；燃燒器、重整器、蒸發(fā)器和CO選擇性氧化反應(yīng)器的總體模塊化； 所述的甲醇供應(yīng)裝置、液氧裝置和甲醇制氫裝置的入口連通；導(dǎo)熱油儲備系統(tǒng)和甲醇制氫裝置的入口和出口連通；二氧化碳儲備裝置、液態(tài)水儲備裝置分別和甲醇制氫的入口和出口連通。2.按照權(quán)利要求1所述的封閉式燃料電池氫源系統(tǒng)，其特征在于:所述的其他輔助系統(tǒng)包括導(dǎo)熱油循環(huán)栗、導(dǎo)熱油冷卻器、壓縮機、凈化器和氫氣混合氣體緩沖罐； 導(dǎo)熱油由導(dǎo)熱油循環(huán)栗從導(dǎo)熱油儲備罐進入到CO選擇性氧化反應(yīng)器、與進入到燃燒器的高溫導(dǎo)熱油混合之后經(jīng)過重整器、蒸發(fā)器和冷卻器返回到導(dǎo)熱油儲罐；凈化器主要是和CO選擇性氧化反應(yīng)器的出口以及氫氣混合氣體緩沖罐相連。3.按照權(quán)利要求1所述的封閉式燃料電池氫源系統(tǒng)，其特征在于:所述的燃燒器為換熱形式的模塊化結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱油和氣體部分分別由導(dǎo)熱性的隔板隔開，其導(dǎo)熱隔板的形式可以為板翅式結(jié)構(gòu)、套筒翅片式、金屬蜂窩以及列管換熱器式等一種或上述幾種的組合體；模塊化的燃燒器相互之間采用法蘭連接。4.按照權(quán)利要求3所述的封閉式燃料電池氫源系統(tǒng)，其特征在于:所述的模塊化結(jié)構(gòu)的燃燒器側(cè)包含燃燒催化劑。5.按照權(quán)利要求1所述的封閉式燃料電池氫源系統(tǒng)，其特征在于:所述的重整器為換熱形式的模塊結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱油和氣體部分分別由導(dǎo)熱性的隔板隔開，其導(dǎo)熱隔板的形式可以為板翅式結(jié)構(gòu)、套筒翅片式、金屬蜂窩以及列管換熱器式等一種或上述幾種的組合體；模塊化的燃燒器相互之間采用法蘭連接。6.按照權(quán)利要求5所述的封閉式燃料電池氫源系統(tǒng)，其特征在于:模塊化的重整器側(cè)包含甲醇水重整催化劑。7.按照權(quán)利要求1所述的封閉式燃料電池氫源系統(tǒng)，其特征在于:蒸發(fā)器內(nèi)部由導(dǎo)熱油側(cè)和甲醇水混合物流動側(cè)組成，兩邊分別由導(dǎo)熱性的隔板隔開，導(dǎo)熱性隔板的形式可以是板翅式結(jié)構(gòu)、套筒翅片式、列管翅片式金屬蜂窩以及列管換熱器式等一種或上述幾種的組合體；其中優(yōu)選板翅式結(jié)構(gòu)、套筒翅片式、列管翅片式；蒸發(fā)器同樣采用模塊化的結(jié)構(gòu)，相互之間以及和重整器之間采用法蘭連接。8.按照權(quán)利要求1所述的封閉式燃料電池氫源系統(tǒng)，其特征在于:重整器和一氧化碳選擇性氧化反應(yīng)器之間設(shè)置一個換熱器；換熱器與導(dǎo)熱油循環(huán)栗的出口，燃燒器燃燒側(cè)的進口、重整器重整側(cè)的出口，CO選擇性能氧化反應(yīng)器的進口相連通。9.按照權(quán)利要求1所述的封閉式燃料電池氫源系統(tǒng)，其特征在于:一氧化碳選擇性氧化反應(yīng)器的兩側(cè)由隔熱板隔開；導(dǎo)熱性隔板的形式可以是板翅式結(jié)構(gòu)、套筒翅片式、列管翅片式、金屬蜂窩以及列管換熱器式等一種或上述幾種的組合體；其中優(yōu)選板翅式結(jié)構(gòu)、套筒翅片式、列管翅片式；CO選擇性氧化反應(yīng)器采用模塊化的結(jié)構(gòu)，相互之間以及和其他換熱器之間采用法蘭連接。
【專利摘要】一種封閉式燃料電池氫源系統(tǒng)，包括甲醇供應(yīng)裝置、液氧裝置、二氧化碳儲備裝置、水儲備裝置、導(dǎo)熱油儲備系統(tǒng)和甲醇制氫裝置系統(tǒng)；其中：甲醇制氫裝置中包括制燃燒蒸發(fā)器、重整器、燃燒器、一氧化碳選擇性氧化反應(yīng)器以及其他輔助系統(tǒng)；燃燒器、重整器、蒸發(fā)器和CO選擇性氧化反應(yīng)器的總體模塊化；所述的甲醇供應(yīng)裝置、液氧裝置和甲醇制氫裝置的入口連通；導(dǎo)熱油儲備系統(tǒng)和甲醇制氫裝置的入口和出口連通；二氧化碳儲備裝置、液態(tài)水儲備裝置分別和甲醇制氫的入口和出口連通。本發(fā)明的優(yōu)點：實現(xiàn)整體系統(tǒng)的封閉運行。節(jié)省甲醇燃料的消耗，進一步提高了整套系統(tǒng)的能量利用，重整制氫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊。
【IPC分類】H01M8/06, C01B3/32
【公開號】CN105720285
【申請?zhí)枴緾N201410741183
【發(fā)明人】蘇宏久, 袁中山, 王樹東, 倪長軍, 李德意, 張騁
【申請人】中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2014年12月5日