一种多燃料重整制氢的氢燃料电池快速发电系统，其包括至少两条向燃料电池部提供氢燃料的供氢路线，分别为直接供氢路线和重整供氢路线。重整供氢路线至少包括被配置为能够储存至少甲醇或天然气的燃料储存部，以及位于相对下游且连通至燃料储存部以在至少接受到上游传递的甲醇或天然气燃料原料时，基于所接受燃料的种类切换催化床结构的重整制氢部，使得如此设置的催化制氢部能够在不改变催化制氢流程的情况下适应于至少甲醇和天然气两种燃料的制氢路线。的制氢路线。的制氢路线。
【技术实现步骤摘要】
一种多燃料重整制氢的氢燃料电池快速发电系统
[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，尤其涉及一种多燃料重整制氢的氢燃料电池快速发电系统。
技术介绍
[0002]氢燃料电池由于其清洁高效而正在成为目前新能源探索的重要项目之一。但是对于氢气本身来说，其储存条件困难，难以在实际的电能项目中投入使用，而随着重整制氢的工艺方案提出，利用多种其他燃料催化制氢的方式逐渐成为研发重点。
[0003]CN107302100A公开了一种基于乙醇重整制氢的氢燃料电池系统及其发电方法。本专利技术采用乙醇反应器，以乙醇作为氢燃料电池的原料，乙醇发生水蒸气重整反应生成氢气；并经过水气转换反应器的水气转换和一氧化碳选择性氧化反应器的一氧化碳的选择性氧化，将副产物中的全部一氧化碳都反应生成二氧化碳，水蒸气重整反应生成的无CO富氢气体作为燃料，电化学反应释放出电能输出；本专利技术发电效率高，理想状态下的乙醇重整质子交换膜燃料电池系统在低负载时可以达到60％的发电效率，在峰值功率时可达到30％～35％的效率；在实际的实验测试中，各效率也可达到上述数据的80％～85％；本专利技术原料环保，污染小，且温室气体排放少。
[0004]现有技术虽然对直接氢燃料电池、单一燃料来源的重整制氢燃料电池研究较为广泛，但是对于多燃料来源的重整燃料电池的研究却寥寥无几，这实际上不利于实际燃料电池投入工程，因为在实际使用中，尤其是在持续变更燃料电池使用场景的情况下，燃料的来源以及种类有很多，若电池系统不能适应于多种燃料、不能将其转化为电池原生动力来源、不能使用这些燃料的产物进行发电的话，将会造成很大的使用困扰，对燃料电池的泛用性造成挑战。另外，现有采用除直接氢外的单一燃料或者多种燃料制氢的燃料电池，均存在一个较大的问题在于，利用重整制氢产生富氢气，再将富氢气通入燃料电池进行发电需要较长一段时间进行准备，也就是说此类燃料电池必定存在一段热机时间，针对不定时间的用电需求，其所需产电时间往往是随机的、突然的。以日本较为普及的家庭式热电联用燃料电池为例，该设备被设计为利用家用天然气重整制氢以作为燃料电池的原料。该设备的设计标准是一旦开机之后，在时长大约5年的时间内，燃料电池是持续处于不关机状态的，因为家庭生活场景下，什么时候需要用电、需要用多少电、用电的紧迫性如何，这些需求是相当随机且多样的，为满足家庭用电的紧迫要求，具备热机时间的重整制氢燃料电池显然不能关机，因此被迫选择长时间持续开机发电的模式。而上述使用场景具备的问题同样存在于一些应急发电的场景下，燃料电池使用场景受限。
[0005]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
[0006]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种多燃料重整制氢的氢燃料电池快速发电系统，其包括至少两条向燃料电池部提供氢气的供氢路线，分别为直接供氢路线和重整供氢路线，重整供氢路线至少包括被配置为能够储存至少甲醇或天然气的燃料储存部，以及位于相对下游且连通至燃料储存部以在至少接受到上游传递的甲醇或天然气燃料原料时，基于所接受燃料的种类切换催化床结构的重整制氢部，使得如此设置的催化制氢部能够在不改变催化制氢流程的情况下适应于至少甲醇和天然气两种燃料的制氢路线。
[0007]优选地，直接供氢路线由氢气储存部起始，其连通至燃料电池部以向后者直接提供氢气，其中，在连通至燃料电池部的管道中，氢气至少经历两次减压。
[0008]优选地，减压由第一调压部和第二调压部完成，其中，第一调压部位于氢气储存部的气流下游，第二调压部位于第一调压部的气流下游，两者依次将氢气储存部中的加压氢气减压为第一压力和第二压力。
[0009]优选地，在第一调压部连通至第二调压部的管路中连接有被配置为能够切断该段管道流通关系的开关部。
[0010]优选地，重整供氢路线由被配置为能够储存燃料的燃料储存部起始，其燃料出口连通至燃料预处理部的入口，燃料预处理部被配置为能够对燃料执行至少一项预处理。
[0011]优选地，燃料预处理部出口连通至重整制氢部，重整制氢部被配置为，基于当前接收的燃料种类，切换其催化床结构以适应对应燃料地产生富氢燃料，其中，燃料能够被分为甲醇和天然气。
[0012]优选地，重整制氢部出口连通至相对下游的净化部，净化部接收重整制氢部产生的富氢燃料，并且将其进行净化后通过与下游中间储存部的连通传输至后者。
[0013]优选地，中间储存部被构造为能够储存富氢燃料，且其至少具备两个出口通路，其中，第一管路连通至直接供氢路线上的开关部与第二调压部之间的管线上，并且第一管路上还设置有能够控制第一管路通断的支路开关阀，第二管路连通至加压部，并且经过加压部连通至供氢路线上的氢气储存部出口与第一调压部之间的管线上。
[0014]优选地，中间储存部上设置有能够检测中间储存部内储存氢气的浓度的氢气浓度检测装置，还包括处理部，处理部获取燃料电池的输出需求，并基于输出需求监控氢气浓度检测装置获取的参数，当氢气浓度达到燃料电池输出需求时，控制第一管线上的支路开关阀打开、直接供氢线路上的开关部关闭，使得向燃料电池部的氢气供应全部切换至重整供氢线路。
[0015]优选地，燃料电池单元被配置为能够基于不同原料重整产氢而产生的不同含量的富氢燃料或者直接供氢线路提供的纯氢而进行发电工作，在如此条件下，燃料电池能够获取相同的发电效能。
[0016]优选地，在燃料电池部阴极和阳极分别排出含有氧气的尾气以及含有氢气的尾气的情况下，燃料电池部至少通过泵将至少一部分阴极和阳极的尾气导入具有气体燃烧反应腔的处于需要预热情况下的燃料预处理部，使得燃料预处理部能够在被阴极含氧尾气与阳极含氢尾气在燃烧反应腔中自发燃烧反应而升温的情况下将燃料储存部中储存的燃料处理为重整制氢部能够使用的状态。
[0017]为了充分利用氢能源，将燃料电池部尾气中至少一部分或者全部的剩余未反应氢
气用于燃料预处理部的升温或保温，使得燃料预处理部能够尽可能较少地使用外部供能，使得整体电池自持性更高，能够适应于更加严苛的使用环境，尤其是缺乏外部供能的偏远地区。同时上述方案在一定成度上解决了燃料电池尾气处理的问题，一般情况下，针对氢氧燃料电池，其从阴极和阳极排出的尾气中包含仍没有反应的气体，针对阴极的排出尾气，由于其为含氧的空气，可以直接排放到大气当中；但是针对阳极排出的尾气，由于其含有一定浓度的氢气，具备燃烧的风险，并且氢气直接排放到大气会造成较大的浪费，一般是将氢气进行回收，此种情况下，需要在阳极尾气排出位置设置较为复杂的氢气回收结构，至少需要包含加压泵等设备，对于处理含量较大的含氢尾气，能源消耗成本较大。而本方案，其不仅是能够直接利用阳极排出的至少一部分氢气，还能够同时利用阴极排出的一部分含有氧气的空气，将其应用至燃料预处理部的点燃升本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多燃料重整制氢的氢燃料电池快速发电系统，其包括至少两条向燃料电池部(005)提供氢燃料的供氢路线，分别为直接供氢路线和重整供氢路线，其特征在于，所述重整供氢路线至少包括被配置为能够储存至少甲醇或天然气的燃料储存部(006)，以及位于相对下游且连通至所述燃料储存部(006)以在至少接受到上游传递的甲醇或天然气燃料原料时，基于所接受燃料的种类切换催化剂介入单元(0081)结构的重整制氢部(008)，使得如此设置的催化制氢部能够在不改变催化制氢流程的情况下至少适应于甲醇和天然气两种燃料的制氢路线。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述直接供氢路线由氢气储存部(001)起始，其连通至燃料电池部(005)以向后者直接提供氢气，其中，在连通至所述燃料电池部(005)的管道中，氢气至少经历两次减压，所述减压由第一调压部(002)和第二调压部(004)完成，其中，所述第一调压部(002)位于所述氢气储存部(001)的气流下游，所述第二调压部(004)位于所述第一调压部(002)的气流下游，两者依次将所述氢气储存部(001)中的加压氢气减压为第一压力和第二压力，在所述第一调压部(002)连通至所述第二调压部(004)的管路中连接有被配置为能够切断该段管道流通关系的开关部(003)。3.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，所述重整供氢路线由被配置为能够储存燃料的燃料储存部(006)起始，其燃料出口连通至燃料预处理部(007)的入口，所述燃料预处理部(007)被配置为能够对燃料执行至少一项预处理。4.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，所述燃料预处理部(007)出口连通至重整制氢部(008)，所述重整制氢部(008)被配置为，基于当前接收的燃料种类，切换其催化床结构以适应对应燃料地产生富氢燃料，其中，所述燃料能够被分为甲醇和天然气。5.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，所述重整制氢部(008)出口连通至相对下游的净化部(009)，所述净化部(009)接收所述重整制氢部(008)产生的富氢燃料，并且将其进行净化后通过与下游中间储存部(010)的连通传输至后者。6.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，所述中间储存部(010)被构造为能够储存富氢燃料，且其至少具备两个出口通路，其中，第一管路(012)连通至所述直接供氢路线上的所述开关部(003)与所述第二调压部(0...
【专利技术属性】
技术研发人员：高勇，胡磊，
申请(专利权)人：上海恒劲动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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