一種自過濾燃料電池系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及燃料電池技術領域，尤其是一種自過濾燃料電池系統(tǒng)。
[0002]
【背景技術】
[0003]近百年來，化學制氫系統(tǒng)中比較常見的方法尚沒有大的變化，水煤氣制氫、甲醇制氫等都是延續(xù)了很多年的技術。通常是以甲醇和水的混合液體作為原料，通過重整室，獲得H2和C02。其中還混有少量的CO和甲醇。其中CO是很多燃料電池所不能容忍的氣體，因為CO會在燃料電池電堆內(nèi)讓催化劑鉑金屬Pt失去活性，無法對反應繼續(xù)進行催化。
[0004]為了去除CO，以及C02，比較常見的方法是“變壓吸附”或“金屬鈀管/鈀膜”。變壓吸附法:一般來講，設備體積較大，也比較重，通常適合于大型的工業(yè)裝置，在加氫站等場合，有時會使用這種技術來生產(chǎn)氫氣，以便壓縮后提供給使用氫氣的車輛。
[0005]金屬鈀管/鈀膜的模式:在半導體、冶金行業(yè)比較常見。鈀對氫的選擇分離性很好，通過鈀分離，可以得到純度很高的氫氣。但是缺點是，鈀分離氫時，對溫度、壓力都很敏感，而且對雜質(zhì)的要求也比較高。在常規(guī)的甲醇重整系統(tǒng)中，不適合一步直接用鈀來做分離，需要對“雜氣”進行預處理。如果沒有相應的預處理，會導致鈀管或鈀膜的壽命變短，沒有實際的商用價值。而如果對雜氣先做相應的分離處理，又會導致系統(tǒng)設備變大，變重。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]針對上述現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可以提高系統(tǒng)利用率的自過濾燃料電池系統(tǒng)。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種自過濾燃料電池系統(tǒng)，包括重整室、過濾單元和電推，所述重整室為能源轉(zhuǎn)換裝置，將CH40和H20輸入重整室內(nèi)，其中CH40在催化劑的催化作用下發(fā)生裂解產(chǎn)生CO和H2，其中CO與H20在催化劑作用下發(fā)生化學反應產(chǎn)生C02和H2 ；
將所述重整室內(nèi)反應產(chǎn)生的C02、H2和微量的CO輸入過濾單元內(nèi)，所述過濾單元內(nèi)設置第一隔膜栗、第二隔膜栗和第三隔膜栗，其中H2通過第一隔膜栗進入電堆發(fā)生反應將化學能轉(zhuǎn)換為電能，微量的CO和少量的H2通過第二隔膜栗進入重整室。
[0008]進一步的，所述電堆產(chǎn)生的H20和剩余的H2再次通過第一隔膜栗進入過濾單元，將過濾單元內(nèi)部的H20和C02通過第三隔膜栗排出。
[0009]進一步的，所述催化劑不同所工作的溫度也就不同，其中CH40在高溫的環(huán)境下裂解
進一步的，所述CH40裂解溫度范圍選擇在200-400攝氏度之間。
[0010]進一步的，將所述的過濾單元與電堆集合成一個模塊。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將過濾單元與燃料電池電堆集合成一個模塊，可以有效地提高能量源的利用率，能有效過濾掉不適用與燃料電池的雜質(zhì)，提高燃料電池電堆的效率，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，分離方法便捷高效；另外在過濾單元的隔膜栗作用下，使得甲醇重整室出來的氣體能夠被分離成電堆能夠接受的氣體，其中不能進入燃料電池系統(tǒng)中的氣體組分會返回過濾單元。
[0012]
【附圖說明】
[0013]圖1是發(fā)明的原理框圖
圖中附圖標記:1-重整室；2_過濾單元；3_電堆。
[0014]
【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0016]如圖1所示，一種自過濾燃料電池系統(tǒng)，包括重整室1、過濾單元2和電推3，重整室I為能源轉(zhuǎn)換裝置，將CH40和H20輸入重整室I內(nèi)，其中CH40在催化劑的催化作用下發(fā)生裂解產(chǎn)生CO和H2，其中CO與H20在催化劑作用下發(fā)生化學反應產(chǎn)生C02和H2 ；
將重整室I內(nèi)化學反應產(chǎn)生的C02、H2和微量的CO輸入過濾單元內(nèi)，過濾單元2內(nèi)設置第一隔膜栗、第二隔膜栗和第三隔膜栗，其中H2通過第一隔膜栗進入電堆3發(fā)生反應將化學能轉(zhuǎn)換為電能，微量的CO和少量的H2通過第二隔膜栗進入重整室I。
[0017]H2因為質(zhì)量輕，運動活躍，容易通過設定的通道進入燃料電池的“陽極”，Anode端進氣口。而C02因為比重大，在氣體腔內(nèi)會沉淀到底部，通過電堆3排出的H20和H2的混合氣的篩洗，可以方便地排出。介乎于兩者之間的CO氣體，密度居中，活性居中，通過小氣栗，形成一定的微負壓，將CO可以注入到重整室I。
[0018]進一步的，電堆3產(chǎn)生的H20和剩余的H2再次通過第一隔膜栗進入過濾單元，為了保證一定的安全余量，在將CO抽出時，會將部分H2抽出，送往裝置重整室I，這樣更有利于保證重整室I的溫度處于合適的“反應溫度”區(qū)間。能有效過濾掉不適用與燃料電池的雜質(zhì)，提高燃料電池的電堆3的效率。
[0019]將過濾單元2內(nèi)部的H20和C02通過第三隔膜栗排出，過濾單元2的溫度會得到平衡，氣體通過較長的通路，在通路中的不同位置，不同類型的氣體被分離出來。另外在過濾單元2內(nèi)的隔膜栗的作用下，使得CH40重整室I出來的氣體能夠被分離成電堆能夠接受的氣體，其中不能進入燃料電池系統(tǒng)中的氣體組分會返回過濾單元2。
[0020]進一步的，催化劑不同所工作的溫度也就不同，其中CH40在高溫的環(huán)境下裂解，CH40裂解溫度范圍選擇在200-400攝氏度之間。工作溫度的不同，也決定了 CH40和H20之間的混合比例的不同。
[0021]進一步的，將的過濾單元2與電堆3集合成一個模塊，可以有效地提高能量源的利用率。
[0022]以上所述僅為發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種自過濾燃料電池系統(tǒng)，其特征在于:包括重整室、過濾單元和電推，所述重整室為能源轉(zhuǎn)換裝置，將CH40和H20輸入重整室內(nèi)，其中CH40在催化劑的催化作用下發(fā)生裂解產(chǎn)生CO和H2，其中CO與H20在催化劑作用下發(fā)生化學反應產(chǎn)生C02和H2 ； 將所述重整室內(nèi)反應產(chǎn)生的C02、H2和微量的CO輸入過濾單元內(nèi)，所述過濾單元內(nèi)設置第一隔膜栗、第二隔膜栗和第三隔膜栗，其中H2通過第一隔膜栗進入電堆發(fā)生反應將化學能轉(zhuǎn)換為電能，微量的CO和少量的H2通過第二隔膜栗進入重整室。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自過濾燃料電池，其特征在于:所述電堆產(chǎn)生的H20和剩余的H2再次通過第一隔膜栗進入過濾單元，將過濾單元內(nèi)部的H20和C02通過第三隔膜栗排出。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自過濾燃料電池，其特征在于:所述催化劑不同所工作的溫度也就不同，其中CH40在高溫的環(huán)境下裂解。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自過濾燃料電池，其特征在于:所述CH40裂解溫度范圍選擇在200-400攝氏度之間。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自過濾燃料電池，其特征在于:將所述的過濾單元與電堆集合成一個模塊。
【專利摘要】本發(fā)明涉及燃料電池技術領域，尤其是一種自過濾燃料電池系統(tǒng)，包括重整室、過濾單元和電推，將CH4O和H20輸入重整室內(nèi)，其中CH4O在催化劑的催化作用下發(fā)生裂解產(chǎn)生CO和H2，CO與H2O在催化劑作用下發(fā)生化學反應產(chǎn)生CO2和H2；將重整室內(nèi)反應產(chǎn)生的CO2、H2和微量的CO輸入過濾單元內(nèi)，過濾單元內(nèi)設置第一隔膜泵、第二隔膜泵和第三隔膜泵，H2通過第一隔膜泵進入電堆發(fā)生反應將化學能轉(zhuǎn)換為電能，微量的CO和少量的H2通過第二隔膜泵進入重整室。本發(fā)明有益效果是：本發(fā)明將過濾單元與燃料電池電堆集合成一個模塊，可以有效地提高能量源的利用率，能有效過濾掉不適用與燃料電池的雜質(zhì)，提高燃料電池電堆的效率，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，分離方法便捷高效。
【IPC分類】H01M8/06, H01M8/24, H01M8/04, H01M8/00
【公開號】CN105140539
【申請?zhí)枴緾N201510590343
【發(fā)明人】楊衛(wèi)華, 陳剛
【申請人】廣州謹信信息科技有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月17日