一種太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站,其中一種實(shí)施方式包括甲醇水儲(chǔ)存容器、輸送泵、換熱器、重整器、燃料電池、電力轉(zhuǎn)換裝置、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)及充電機(jī)，其中：重整器，設(shè)有電加熱器、重整室及氫氣純化裝置，所述電加熱器為重整室提供熱能，該電加熱器由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)及燃料電池綜合互補(bǔ)供電；太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其產(chǎn)生的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換后，分別為輸送泵及電加熱器供電，并向充電機(jī)輸出電。本實(shí)用新型能利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)與燃料電池綜合發(fā)電，為重整器之電加熱器及輸送泵供電，制氫效率高、發(fā)電效率高、能量利用率高，能節(jié)約甲醇水原料，不受天氣和地域限制。
【專利說(shuō)明】
一種太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及充電站技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站。
【背景技術(shù)】
[0002 ]目前，電力驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛例如電動(dòng)車(chē)、插接式混合動(dòng)力車(chē)輛正在快速增加使用。因?yàn)殡妱?dòng)車(chē)快速增加使用，所以用于對(duì)電動(dòng)車(chē)安裝的輔助電池進(jìn)行充電的充電站正在采用。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，充電站的取電來(lái)源通常來(lái)自于市電電網(wǎng)，這方面的專利有:201210154770.2電動(dòng)車(chē)充電站、201080035595.4充電站的控制技術(shù)、201010111427.0電動(dòng)汽車(chē)充電站系統(tǒng)及其匹配充電方法、200680038494.6再充電站和相關(guān)電動(dòng)車(chē)輛、201080035585.0用于電動(dòng)車(chē)輛的電氣配送系統(tǒng)再充電站等等。由于充電站的取電來(lái)源為市電電網(wǎng)，因此，在偏遠(yuǎn)公路和用電無(wú)保障地域難以設(shè)立充電站，往往需要采用太陽(yáng)能或風(fēng)能取電，但是太陽(yáng)能或風(fēng)能取電不僅成本高，而且供電不穩(wěn)定。
[0004]中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)201510300534.0(申請(qǐng)日:2015-6-5，
【申請(qǐng)人】為本創(chuàng)作者:廣東合即得能源科技有限公司)公開(kāi)了一種具有多組甲醇水重整制氫發(fā)電模組的充電站及方法，該充電站的取電來(lái)源為甲醇水重整制氫發(fā)電模組，因此，在偏遠(yuǎn)公路和用電無(wú)保障地域仍能保證充電站的正常運(yùn)行，供電穩(wěn)定;該充電站的甲醇水重整制氫發(fā)電模組體積小、啟動(dòng)快速，制氫溫度、氣體流量、氣體氣壓、發(fā)電速度等方面參數(shù)控制靈敏，能夠?qū)崿F(xiàn)多種充電范圍的智能快速充電。然而，甲醇水制氫設(shè)備在制氫過(guò)程中，其重整器的電加熱器需要耗費(fèi)電量，其輸送栗也需要耗費(fèi)電量，因而使得燃料電池產(chǎn)生的電能不能完全供應(yīng)給待充電的汽車(chē)等用電設(shè)備，而需要將一部分電能自供給甲醇水制氫設(shè)備；因此，如何令甲醇水重整制氫發(fā)電模組充電站的能效實(shí)現(xiàn)最大化，是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問(wèn)題。
[0005]中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)201010176781.1(申請(qǐng)日:2010-3-16，
【申請(qǐng)人】:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司)公開(kāi)了一種集成的太陽(yáng)能高壓制氫和電池充電系統(tǒng)，首先利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電，然后將電能供應(yīng)給制氫系統(tǒng)制氫，接著將制備的氫氣儲(chǔ)存起來(lái)，再接著將氫氣供應(yīng)給燃料電池發(fā)電，最后為其他用電設(shè)備充電，例如電動(dòng)汽車(chē)。其中，制氫系統(tǒng)為高壓電解槽電解水制氫系統(tǒng)。
[0006]然而，若將上述太陽(yáng)能高壓制氫和電池充電系統(tǒng)應(yīng)用于充電站時(shí)，具有以下缺陷:其一、對(duì)于充電站來(lái)說(shuō)，由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)的電量較小，使得電解水制氫系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)制備的氫氣量也比很小，制氫效率非常低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足燃料電池的需求，因此，需要制備足夠多氫氣并儲(chǔ)存時(shí)，才能使充電站正常工作;其二、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)受太陽(yáng)光照影響較大，在陰雨天或無(wú)陽(yáng)光區(qū)域，均無(wú)法利用太陽(yáng)能給電解水制氫系統(tǒng)供電，充電站難以正常工作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站，該充電站能利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)與燃料電池綜合發(fā)電，為重整器之電加熱器/電磁加熱器及輸送栗供電，并向充電機(jī)輸出電，制氫效率高、發(fā)電效率高、能量利用率高，能節(jié)約甲醇水原料，不受天氣限制。
[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的第一技術(shù)方案是:一種太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站，包括甲醇水儲(chǔ)存容器、輸送栗、換熱器、重整器、燃料電池、電力轉(zhuǎn)換裝置、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)及充電機(jī)，其中:
[0009]甲醇水儲(chǔ)存容器，其內(nèi)儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇水原料；
[0010]輸送栗，用于將甲醇水儲(chǔ)存容器中的甲醇水原料通過(guò)輸送管道栗送至重整器的重整室，該輸送栗由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)及燃料電池綜合互補(bǔ)供電；
[0011]換熱器，安裝于甲醇水原料的輸送管道上，甲醇水原料在換熱器中，與重整器輸出的高溫氫氣進(jìn)行換熱，甲醇水原料溫度升高，氫氣溫度降低；
[0012]重整器，設(shè)有電加熱器、重整室及氫氣純化裝置，所述電加熱器為重整室提供熱能，該電加熱器由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)及燃料電池綜合互補(bǔ)供電；所述重整室內(nèi)的溫度為350_570°C溫度，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，甲醇和水在重整室內(nèi)發(fā)生重整制氫反應(yīng)制得含氫氣體，重整室與氫氣純化裝置通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室內(nèi)，能通過(guò)重整室內(nèi)的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的含氫氣體;所述連接管路作為重整室與氫氣純化裝置之間的緩沖，使得從重整室輸出的含氫氣體的溫度與氫氣純化裝置的溫度相同或接近，從氫氣純化裝置的產(chǎn)氣端得到氫氣，該氫氣經(jīng)換熱器后供應(yīng)給燃料電池；
[0013]燃料電池，用于氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，該產(chǎn)生的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換后，分別為輸送栗及電加熱器供電，并向充電機(jī)輸出電；
[0014]太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其產(chǎn)生的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換后，分別為輸送栗及電加熱器供電，并向充電機(jī)輸出電；
[0015]充電機(jī)，用于向待充電設(shè)備進(jìn)行充電。
[0016]優(yōu)選地，所述太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站設(shè)有至少三組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組，每組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組均整合有所述的換熱器、重整器及燃料電池，每組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組自身運(yùn)行所需的電量均由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)與燃料電池綜合互補(bǔ)供電。
[0017]優(yōu)選地，所述氫氣純化裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%-78%，銀占22%-25%。
[0018]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的第二技術(shù)方案是:一種太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站，包括甲醇水儲(chǔ)存容器、輸送栗、變頻器、換熱器、重整器、燃料電池、電力轉(zhuǎn)換裝置、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)及充電機(jī)，其中:
[0019]甲醇水儲(chǔ)存容器，其內(nèi)儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇水原料；
[0020]輸送栗，用于將甲醇水儲(chǔ)存容器中的甲醇水原料通過(guò)輸送管道栗送至重整器的重整室，該輸送栗由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)及燃料電池綜合互補(bǔ)供電；
[0021]變頻器，用于將低頻電壓或直流電壓轉(zhuǎn)換為電磁加熱器之電磁線圈所需要的高頻電壓，所述變頻器設(shè)置有液冷散熱器，所述甲醇水原料在輸送栗的栗送過(guò)程中，流經(jīng)該液冷散熱器，使變頻器產(chǎn)生的熱量被甲醇水原料帶走；
[0022]換熱器，安裝于甲醇水原料的輸送管道上，甲醇水原料在換熱器中，與重整器輸出的高溫氫氣進(jìn)行換熱，甲醇水原料溫度升高，氫氣溫度降低；
[0023]重整器，設(shè)有電磁加熱器、重整室及氫氣純化裝置，所述電磁加熱器包括電磁線圈及金屬受磁體，所述電磁線圈輸入高頻電壓后能產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，使金屬受磁體受磁場(chǎng)感應(yīng)而發(fā)熱，為重整室提供熱能，該電磁加熱器由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)及燃料電池綜合互補(bǔ)供電；所述重整室內(nèi)的溫度為350-570°C溫度，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，甲醇和水在重整室內(nèi)發(fā)生重整制氫反應(yīng)制得含氫氣體，重整室與氫氣純化裝置通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室內(nèi)，能通過(guò)重整室內(nèi)的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的含氫氣體;所述連接管路作為重整室與氫氣純化裝置之間的緩沖，使得從重整室輸出的含氫氣體的溫度與氫氣純化裝置的溫度相同或接近，從氫氣純化裝置的產(chǎn)氣端得到氫氣，該氫氣經(jīng)換熱器后供應(yīng)給燃料電池；
[0024]燃料電池，用于氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，該產(chǎn)生的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換后，分別為輸送栗及電磁加熱器供電，并向充電機(jī)輸出電；
[0025]太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其產(chǎn)生的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換后，分別為輸送栗及電磁加熱器供電，并向充電機(jī)輸出電；
[0026]充電機(jī)，用于向待充電設(shè)備進(jìn)行充電。
[0027]優(yōu)選地，所述太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站設(shè)有至少三組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組，每組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組均整合有所述的換熱器、重整器及燃料電池，每組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組自身運(yùn)行所需的電量均由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)與燃料電池綜合互補(bǔ)供電。
[0028]優(yōu)選地，所述重整器從外至內(nèi)依次包括保溫殼體、重整室及氫氣純化裝置，所述電磁加熱器的電磁線圈設(shè)置于保溫殼體與重整室之間，所述金屬受磁體設(shè)置于重整室內(nèi)，所述金屬受磁體設(shè)置有單層或多層。
[0029]優(yōu)選地，所述重整室的外側(cè)和內(nèi)側(cè)還設(shè)有汽化盤(pán)管，甲醇水原料在進(jìn)入重整室之前先通過(guò)汽化盤(pán)管，以便甲醇和水汽化。
[0030]優(yōu)選地，所述氫氣純化裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%-78%，銀占22%-25%。
[0031]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型能利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)與燃料電池綜合發(fā)電，為重整器之電加熱器/電磁加熱器、輸送栗供電，并向充電機(jī)輸出電，在光照條件好時(shí)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電為主，燃料電池發(fā)電為輔，在光照條件差時(shí)，燃料電池發(fā)電為主，太陽(yáng)能光伏發(fā)電為輔，從而使得本實(shí)用新型制氫效率高、發(fā)電效率高、能量利用率高，能節(jié)約甲醇水原料，不受天氣和地域限制。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的整體結(jié)構(gòu)方框圖。
[0033]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例二的整體結(jié)構(gòu)方框圖。
[0034]圖3本實(shí)用新型的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)方框圖。
[0035]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例二中重整器及換熱器外部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖5為圖4中重整器的橫剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0038]實(shí)施例一
[0039]如圖1所示，一種太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站，包括甲醇水儲(chǔ)存容器1、輸送栗2、換熱器3、重整器4、燃料電池5、電力轉(zhuǎn)換裝置6、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)7及充電機(jī)8，其中:
[0040]甲醇水儲(chǔ)存容器I，其內(nèi)儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇水原料；
[0041 ]輸送栗2，用于將甲醇水儲(chǔ)存容器I中的甲醇水原料通過(guò)輸送管道栗送至重整器4的重整室41，該輸送栗3由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)7及燃料電池5綜合互補(bǔ)供電；
[0042]換熱器3，安裝于甲醇水原料的輸送管道上，甲醇水原料在換熱器3中，與重整器4輸出的高溫氫氣進(jìn)行換熱，甲醇水原料溫度升高，氫氣溫度降低；
[0043]重整器4，設(shè)有電加熱器42、重整室41及氫氣純化裝置43，所述電加熱器42為重整室41提供熱能，該電加熱器42由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)7及燃料電池5綜合互補(bǔ)供電；所述重整室41內(nèi)的溫度為350-570°C溫度，優(yōu)選為350_409°C，重整室41內(nèi)設(shè)有催化劑，甲醇和水在重整室41內(nèi)，1-5M Pa的壓力條件下通過(guò)催化劑，在催化劑的作用下，發(fā)生甲醇裂解反應(yīng)和一氧化碳的變換反應(yīng)，生成氫氣和二氧化碳，這是一個(gè)多組份、多反應(yīng)的氣固催化反應(yīng)系統(tǒng)，反應(yīng)方程為:(I) CH30H^C0+2H2、( 2)H2O+CO4CO2+H2、( 3)CH30H+H20^C02+3H2，制得以二氧化碳和氫氣為主的高溫含氫氣體;重整室41與氫氣純化裝置43通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室41內(nèi)，能通過(guò)重整室41內(nèi)的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的含氫氣體;所述連接管路作為重整室41與氫氣純化裝置43之間的緩沖，使得從重整室41輸出的含氫氣體的溫度與氫氣純化裝置43的溫度相同或接近，從氫氣純化裝置43的產(chǎn)氣端得到氫氣，該氫氣經(jīng)換熱器3后供應(yīng)給燃料電池5，而二氧化碳?xì)怏w則可從重整器排出，或收集。需要注意的是，電加熱器同時(shí)也是重整器的啟動(dòng)裝置，在重整器啟動(dòng)時(shí)，先利用電加熱器加熱。所述電加熱器42可選擇電阻發(fā)熱體。
[0044]燃料電池5，用于氫氣及空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，在燃料電池的陽(yáng)極:2H2—4H++4e— ,?分裂成兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)電子，質(zhì)子穿過(guò)質(zhì)子交換膜(PEM)，電子通過(guò)陽(yáng)極板，通過(guò)外部負(fù)載，并進(jìn)入陰極雙極板，在燃料電池的陰極:02+4e—+4Η+—2Η20，質(zhì)子、電子和O2重新結(jié)合以形成H2O;該產(chǎn)生的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換裝置6轉(zhuǎn)換后，分別為輸送栗3及電磁加熱器42供電，并向充電機(jī)8輸出電；
[0045]太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)7，其產(chǎn)生的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換裝置6轉(zhuǎn)換后，分別為輸送栗3及電磁加熱器42供電，并向充電機(jī)8輸出電;所述太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)7包括太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池為單晶硅太陽(yáng)能電池或多晶硅太陽(yáng)能電池或非晶硅太陽(yáng)能電池；
[0046]充電機(jī)8，用于向待充電設(shè)備進(jìn)行充電。
[0047]如圖3所示，所述太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站設(shè)有至少三組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組100，每組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組100均整合有所述的換熱器3、重整器4及燃料電池5，每組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組100自身運(yùn)行所需的電量均由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)7與燃料電池5綜合互補(bǔ)供電。由于設(shè)置了至少三組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組，因此，每組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組的重整器的體積和制氫量相對(duì)比較小，容易啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，穩(wěn)定性好、振動(dòng)量小，制氫溫度、氣體流量及氣壓等方面參數(shù)控制靈敏;與此同時(shí)，當(dāng)任何一組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組的重整器發(fā)生故障時(shí)，其他組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組的重整器仍然能正常運(yùn)行，因而安全性高、可靠性強(qiáng)。此外，當(dāng)充電站的總體制氫量和發(fā)電量過(guò)大時(shí)，可通過(guò)關(guān)閉一部分甲醇水重整制氫及發(fā)電模組來(lái)降低制氫量和發(fā)電量，而充電站的總體制氫量和發(fā)電量過(guò)小時(shí)，又可通過(guò)啟動(dòng)一部分處于待機(jī)狀態(tài)的甲醇水重整制氫及發(fā)電模組來(lái)增加制氫量和發(fā)電量。所述充電機(jī)在充電過(guò)程中，將即時(shí)充電功率需求量反饋給控制裝置，控制裝置根據(jù)充電功率需求量信息控制適當(dāng)數(shù)量的甲醇水重整制氫發(fā)電模組運(yùn)轉(zhuǎn)，并控制甲醇水儲(chǔ)存輸送裝置向運(yùn)轉(zhuǎn)的甲醇水重整制氫發(fā)電模組輸送甲醇和水原料。
[0048]優(yōu)選地，所述氫氣純化裝置43為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%-78%，銀占22%-25%。
[0049]實(shí)施例二
[0050]如圖2、圖4和圖5所示，一種太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站，包括甲醇水儲(chǔ)存容器1、輸送栗2、變頻器10、換熱器3、重整器4、燃料電池5、電力轉(zhuǎn)換裝置6、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)7及充電機(jī)8，其中:
[0051 ]甲醇水儲(chǔ)存容器I，其內(nèi)儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇水原料；
[0052]輸送栗2，用于將甲醇水儲(chǔ)存容器I中的甲醇水原料通過(guò)輸送管道栗送至重整器4的重整室41，該輸送栗2由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)7及燃料電池5綜合互補(bǔ)供電；
[0053]變頻器10，用于將低頻電壓或直流電壓轉(zhuǎn)換為電磁加熱器44之電磁線圈441所需要的20-40KHZ的高頻電壓，所述變頻器10設(shè)置有液冷散熱器11，所述甲醇水原料在輸送栗2的栗送過(guò)程中，流經(jīng)該液冷散熱器11，使變頻器10產(chǎn)生的熱量被甲醇水原料帶走；
[0054]換熱器3，安裝于甲醇水原料的輸送管道上，甲醇水原料在換熱器3中，與重整器4輸出的高溫氫氣進(jìn)行換熱，甲醇水原料溫度升高，氫氣溫度降低；
[0055]重整器4，設(shè)有電磁加熱器44、重整室41及氫氣純化裝置43，所述電磁加熱器44包括電磁線圈441及金屬受磁體442，所述電磁線圈441輸入高頻電壓后能產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，使金屬受磁體442受磁場(chǎng)感應(yīng)而發(fā)熱，為重整室41提供熱能，該電磁加熱器44由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)7及燃料電池5綜合互補(bǔ)供電；所述重整室41內(nèi)的溫度為350-570°C溫度，優(yōu)選為350-409°C，重整室41內(nèi)設(shè)有催化劑，甲醇和水在重整室41內(nèi)，1-5M Pa的壓力條件下通過(guò)催化劑，在催化劑的作用下，發(fā)生甲醇裂解反應(yīng)和一氧化碳的變換反應(yīng)，生成氫氣和二氧化碳，這是一個(gè)多組份、多反應(yīng)的氣固催化反應(yīng)系統(tǒng)，反應(yīng)方程為:(I)CH30H^C0+2H2、(2)H2O+CO—C02+H2、⑶CH30H+H20^C02+3H2，制得以二氧化碳和氫氣為主的高溫含氫氣體;重整室41與氫氣純化裝置43通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室41內(nèi)，能通過(guò)重整室41內(nèi)的高溫繼續(xù)加熱從重整室41輸出的含氫氣體;所述連接管路作為重整室41與氫氣純化裝置43之間的緩沖，使得從重整室41輸出的含氫氣體的溫度與氫氣純化裝置43的溫度相同或接近，從氫氣純化裝置43的產(chǎn)氣端得到氫氣，該氫氣經(jīng)換熱器3后供應(yīng)給燃料電池5，而二氧化碳?xì)怏w則可從重整器排出，或收集。需要注意的是，電磁加熱器同時(shí)也是重整器的啟動(dòng)裝置，在重整器啟動(dòng)時(shí)，先利用電磁加熱器加熱。
[0056]燃料電池5，所述燃料電池6用于氫氣及空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，在燃料電池的陽(yáng)極:2H2—4H++4e—，H2分裂成兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)電子，質(zhì)子穿過(guò)質(zhì)子交換膜(PEM)，電子通過(guò)陽(yáng)極板，通過(guò)外部負(fù)載，并進(jìn)入陰極雙極板，在燃料電池的陰極:02+4e—+4H+—2H20，質(zhì)子、電子和O2重新結(jié)合以形成H2O;該產(chǎn)生的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換裝置6轉(zhuǎn)換后，分別為輸送栗3及電磁加熱器42供電，并向充電機(jī)8輸出電；
[0057]太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)7，其產(chǎn)生的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換裝置6轉(zhuǎn)換后，分別為輸送栗3及電磁加熱器42供電，并向充電機(jī)8輸出電;所述太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)7包括太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池為單晶硅太陽(yáng)能電池或多晶硅太陽(yáng)能電池或非晶硅太陽(yáng)能電池；
[0058]充電機(jī)8，用于向待充電設(shè)備進(jìn)行充電。
[0059]如圖3所示，所述太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站設(shè)有至少三組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組100，每組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組100均整合有所述的換熱器3、重整器4及燃料電池5，每組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組100自身運(yùn)行所需的電量均由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)7與燃料電池5綜合互補(bǔ)供電。由于設(shè)置了至少三組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組，因此，每組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組的重整器的體積和制氫量相對(duì)比較小，容易啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，穩(wěn)定性好、振動(dòng)量小，制氫溫度、氣體流量及氣壓等方面參數(shù)控制靈敏;與此同時(shí)，當(dāng)任何一組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組的重整器發(fā)生故障時(shí)，其他組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組的重整器仍然能正常運(yùn)行，因而安全性高、可靠性強(qiáng)。此外，當(dāng)充電站的總體制氫量和發(fā)電量過(guò)大時(shí)，可通過(guò)關(guān)閉一部分甲醇水重整制氫及發(fā)電模組來(lái)降低制氫量和發(fā)電量，而充電站的總體制氫量和發(fā)電量過(guò)小時(shí)，又可通過(guò)啟動(dòng)一部分處于待機(jī)狀態(tài)的甲醇水重整制氫及發(fā)電模組來(lái)增加制氫量和發(fā)電量。所述充電機(jī)在充電過(guò)程中，將即時(shí)充電功率需求量反饋給控制裝置，控制裝置根據(jù)充電功率需求量信息控制適當(dāng)數(shù)量的甲醇水重整制氫發(fā)電模組運(yùn)轉(zhuǎn)，并控制甲醇水儲(chǔ)存輸送裝置向運(yùn)轉(zhuǎn)的甲醇水重整制氫發(fā)電模組輸送甲醇和水原料。
[0060]如圖4和圖5所示，所述重整器4從外至內(nèi)依次包括保溫殼體45、重整室41及氫氣純化裝置43，所述電磁加熱器44的電磁線圈441設(shè)置于保溫殼體45與重整室41之間，所述金屬受磁體442設(shè)置于重整室441內(nèi)，所述金屬受磁體442設(shè)置有單層或多層。
[0061]如圖4和圖5所示，所述重整室的外側(cè)和內(nèi)側(cè)還設(shè)有汽化盤(pán)管46，甲醇水原料在進(jìn)入重整室41之前先通過(guò)汽化盤(pán)管46，以便甲醇和水汽化。
[0062]優(yōu)選地，所述氫氣純化裝置43為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%-78%，銀占22%-25%。
[0063]以上所述，僅是本實(shí)用新型較佳實(shí)施方式，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案對(duì)以上的實(shí)施方式所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站，其特征在于:包括甲醇水儲(chǔ)存容器、輸送栗、換熱器、重整器、燃料電池、電力轉(zhuǎn)換裝置、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)及充電機(jī)，其中: 甲醇水儲(chǔ)存容器，其內(nèi)儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇水原料； 輸送栗，用于將甲醇水儲(chǔ)存容器中的甲醇水原料通過(guò)輸送管道栗送至重整器的重整室，該輸送栗由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)及燃料電池綜合互補(bǔ)供電； 換熱器，安裝于甲醇水原料的輸送管道上，甲醇水原料在換熱器中，與重整器輸出的高溫氫氣進(jìn)行換熱，甲醇水原料溫度升高，氫氣溫度降低； 重整器，設(shè)有電加熱器、重整室及氫氣純化裝置，所述電加熱器為重整室提供熱能，該電加熱器由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)及燃料電池綜合互補(bǔ)供電；所述重整室內(nèi)的溫度為350-570°C溫度，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，甲醇和水在重整室內(nèi)發(fā)生重整制氫反應(yīng)制得含氫氣體，重整室與氫氣純化裝置通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室內(nèi)，能通過(guò)重整室內(nèi)的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的含氫氣體;所述連接管路作為重整室與氫氣純化裝置之間的緩沖，使得從重整室輸出的含氫氣體的溫度與氫氣純化裝置的溫度相同或接近，從氫氣純化裝置的產(chǎn)氣端得到氫氣，該氫氣經(jīng)換熱器后供應(yīng)給燃料電池； 燃料電池，用于氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，該產(chǎn)生的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換后，分別為輸送栗及電加熱器供電，并向充電機(jī)輸出電； 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其產(chǎn)生的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換后，分別為輸送栗及電加熱器供電，并向充電機(jī)輸出電； 充電機(jī)，用于向待充電設(shè)備進(jìn)行充電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站，其特征在于:所述太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站設(shè)有至少三組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組，每組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組均整合有所述的換熱器、重整器及燃料電池，每組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組自身運(yùn)行所需的電量均由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)與燃料電池綜合互補(bǔ)供電。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站，其特征在于:所述氫氣純化裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金。4.一種太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站，包括甲醇水儲(chǔ)存容器、輸送栗、變頻器、換熱器、重整器、燃料電池、電力轉(zhuǎn)換裝置、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)及充電機(jī)，其中: 甲醇水儲(chǔ)存容器，其內(nèi)儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇水原料； 輸送栗，用于將甲醇水儲(chǔ)存容器中的甲醇水原料通過(guò)輸送管道栗送至重整器的重整室，該輸送栗由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)及燃料電池綜合互補(bǔ)供電； 變頻器，用于將低頻電壓或直流電壓轉(zhuǎn)換為電磁加熱器之電磁線圈所需要的高頻電壓，所述變頻器設(shè)置有液冷散熱器，所述甲醇水原料在輸送栗的栗送過(guò)程中，流經(jīng)該液冷散熱器，使變頻器產(chǎn)生的熱量被甲醇水原料帶走； 換熱器，安裝于甲醇水原料的輸送管道上，甲醇水原料在換熱器中，與重整器輸出的高溫氫氣進(jìn)行換熱，甲醇水原料溫度升高，氫氣溫度降低； 重整器，設(shè)有電磁加熱器、重整室及氫氣純化裝置，所述電磁加熱器包括電磁線圈及金屬受磁體，所述電磁線圈輸入高頻電壓后能產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，使金屬受磁體受磁場(chǎng)感應(yīng)而發(fā)熱，為重整室提供熱能，該電磁加熱器由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)及燃料電池綜合互補(bǔ)供電;所述重整室內(nèi)的溫度為350-570°C溫度，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，甲醇和水在重整室內(nèi)發(fā)生重整制氫反應(yīng)制得含氫氣體，重整室與氫氣純化裝置通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室內(nèi)，能通過(guò)重整室內(nèi)的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的含氫氣體;所述連接管路作為重整室與氫氣純化裝置之間的緩沖，使得從重整室輸出的含氫氣體的溫度與氫氣純化裝置的溫度相同或接近，從氫氣純化裝置的產(chǎn)氣端得到氫氣，該氫氣經(jīng)換熱器后供應(yīng)給燃料電池； 燃料電池，用于氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，該產(chǎn)生的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換后，分別為輸送栗及電磁加熱器供電，并向充電機(jī)輸出電； 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其產(chǎn)生的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換后，分別為輸送栗及電磁加熱器供電，并向充電機(jī)輸出電； 充電機(jī)，用于向待充電設(shè)備進(jìn)行充電。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站，其特征在于:所述太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站設(shè)有至少三組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組，每組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組均整合有所述的換熱器、重整器及燃料電池，每組甲醇水重整制氫及發(fā)電模組自身運(yùn)行所需的電量均由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)與燃料電池綜合互補(bǔ)供電。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站，其特征在于:所述重整器從外至內(nèi)依次包括保溫殼體、重整室及氫氣純化裝置，所述電磁加熱器的電磁線圈設(shè)置于保溫殼體與重整室之間，所述金屬受磁體設(shè)置于重整室內(nèi)，所述金屬受磁體設(shè)置有單層或多層。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站，其特征在于:所述重整室的外側(cè)和內(nèi)側(cè)還設(shè)有汽化盤(pán)管，甲醇水原料在進(jìn)入重整室之前先通過(guò)汽化盤(pán)管，以便甲醇和水汽化。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能輔助發(fā)電的充電站，其特征在于:所述氫氣純化裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金。
【文檔編號(hào)】H02J7/35GK205429855SQ201520950190
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月25日
【發(fā)明人】向華
【申請(qǐng)人】廣東合即得能源科技有限公司