一种用于甲醇重整器的在线活化系统技术方案

本申请公开了一种用于甲醇重整器的在线活化系统，属于甲醇重整燃料电池技术领域，所述在线活化系统达到活化指标时，进入在线活化过程；所述在线活化过程包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种用于甲醇重整器的在线活化系统


[0001]本申请涉及一种用于甲醇重整器的在线活化系统，属于甲醇重整燃料电池

。

技术介绍

[0002]甲醇是液态的储氢载体，储氢比高达
12.5wt%
，且价格低廉
、
储运方便，被视为跨越油气时代的能源载体
。
甲醇重整制氢作为燃料电池氢源有望解决氢基础设施建设
、
储运
、
加注等系列难题
。
然而甲醇重整器在使用中催化剂会逐渐失活，导致转化率
、
选择性下降，继而影响燃料电池性能及寿命
。
催化剂失活可以通过离线方式进行活化，如专利
CN202110126523.0、CN202011268837.6
所述，该类方法一般适用于催化剂填装之前，在已使用的燃料电池系统中应用受限，目前亟需一种能在线活化重整催化剂的装置及方法
。

技术实现思路

[0003]根据本申请的一个方面，提供了一种用于甲醇重整器的在线活化系统，利用机器学习方法判断在线活化系统达到活化指标后，结合脉冲注氧装置，解决已使用的燃料电池系统中甲醇重整燃料电池甲醇催化剂的在线活化难题
。
[0004]本申请采用如下技术方案：一种用于甲醇重整器的在线活化系统，所述在线活化系统达到活化指标时，进入在线活化过程；所述在线活化过程包括如下步骤：
S1、
保持甲醇重整器中甲醇与水的进料体积比，其中甲醇占比为
N
％
vol
，向甲醇重整器内的重整催化剂中脉冲注入空气；所述脉冲的条件为：脉冲频率为
40Hz
，持续时间为
1~10s
，间隔时间为
1~5min
，
2~3
次间隔；
S2、
调节甲醇重整器中甲醇与水的进料体积比，至甲醇占比为
(N
‑
20)~(N
‑
1)
％
vol
，运行
10min。
[0005]可选地，所述步骤
S1
中，所述甲醇占比
N=50~70。
[0006]可选地，所述步骤
S1
中，所述甲醇占比
N=60。
[0007]可选地，所述步骤
S2
中，调整甲醇占比后保持甲醇计量比不变
。
[0008]可选地，所述用于甲醇重整器的在线活化系统包括依次连通的燃烧室
、
重整器
、
蒸发器
、
电堆；所述重整器与蒸发器间通过氢气管道和空气管道连通，所述电堆与蒸发器通过氢气管道连通；所述蒸发器上还依次通过甲醇管道连接有甲醇喷嘴
、
甲醇溶液储存罐；所述蒸发器上还依次通过空气管道连接有空气喷嘴
、
脉冲注氧装置
、
燃烧室气泵；所述燃烧室气泵还通过空气管道与燃烧室连通；脉冲注氧装置是用于向重整器内喷入空气
。
[0009]可选地，所述电堆还通过空气管道与电堆气泵连通
。
[0010]可选地，所述燃烧室气泵至燃烧室的空气管道
、
电堆气泵至电堆的空气管道为氟胶管，其余各管路均为铝管
。
[0011]可选地，所述步骤
S1
中，所述脉冲注入的过程为：开启空气喷嘴，向重整器内喷入空气，所述空气的流量为
3~5L/min
，同时燃烧室气泵开度由额定状态
M%
增大至
(M+5)~(M+10)%。
[0012]可选地，所述
M=55~75。
[0013]可选地，所述
M=65。
[0014]使重整反应加剧，通过和氧气的作用剧烈反应，达到活化的目的
。
[0015]可选地，所述甲醇重整器为高温甲醇重整器时，所述活化指标为
FC_act
值；
FC_act
为所述用于甲醇重整器的在线活化系统中的活化指示符
。
[0016]所述在线活化过程包括运行活化过程或停机活化过程
。
[0017]可选地，所述运行活化过程为：所述甲醇重整器持续运行过程中，当
FC_act
值＞2时，进入运行活化过程，并重复所述步骤
S1、
步骤
S2
直到
FC_act
值＜1时在线活化过程终止
。
[0018]因在线活化过程属于高热量反应，需注意用于甲醇重整器的在线活化系统的整体温度控制，对温度的控制采用增加重整器空气量的方式来实现，过量的空气会逐步降低前端燃烧腔的温度，但在开始活化过程中，因为剧烈的放热会导致重整器的温度会有一定范围的提高，维持温度在合理的范围内即可
。
[0019]可选地，所述停机活化过程为：所述甲醇重整器准备停机过程中，当
1≤FC_act
值
≤2
时，进入停机活化过程，所述步骤
S1、
步骤
S2
执行完成后，执行关机
。
[0020]活化完成后即可进行关机操作，活化完成前，不执行关机程序，保持电堆温度，防止对膜电极造成毒化
。
[0021]可选地，所述
FC_act
值为连续
2~20
次记录的实时最优电压与实时电堆电压差值的平均值
。
[0022]可选地，所述最优电压采用如下程序方法计算得到：实时采集获取所述用于甲醇重整器的在线活化系统中的运行数据，然后将运行数据与系统数据库进行查表获取最优电压值；所述系统数据库为使用全新催化剂时甲醇重整器运行
1000
小时的过程中记录的原始数组
A[x][y]，其中，
x
为系统运行时间，
y
为该运行时间下的最优电压值，最优电压值是系统运行每个小时内记录的实时电堆电压的最大值；所述查表为系统在运行过程中根据实际运行时间在系统数据库中匹配相应运行时间下的最优电压值
。
[0023]查表法获取最优电压步骤简述（通过运行时间获取）：首先在程序中建立一个原始数组
A[x][y]，
x
为系统的运行时间，
y
为该运行时间下的最优电压，原始数组大小为
[1000][1]，即为运行
1000
小时下的最优电压值，系统在运行过程中会根据实际运行时间
T
，获取最优电压值
V0，具体函数如下所示：
。
[0024]原始数组
A[x][y]会根据系统运行过程中不断进行机器学习优化进行更改，使得数组始终是处于最优电压范围内，机器学习优化采用监督学习算法，在监督学习训练过程
中，可以由训练本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于甲醇重整器的在线活化系统，其特征在于，所述用于甲醇重整器的在线活化系统包括依次连通的燃烧室
、
重整器
、
蒸发器
、
电堆；所述重整器与蒸发器间通过氢气管道和空气管道连通，所述电堆与蒸发器通过氢气管道连通；所述蒸发器上还依次通过甲醇管道连接有甲醇喷嘴
、
甲醇溶液储存罐；所述蒸发器上还依次通过空气管道连接有空气喷嘴
、
脉冲注氧装置
、
燃烧室气泵；所述燃烧室气泵还通过空气管道与燃烧室连通；所述在线活化系统达到活化指标时，进入在线活化过程；所述在线活化过程包括如下步骤：
S1、
保持甲醇重整器中甲醇与水的进料体积比，其中甲醇占比为
N
％
vol
，向甲醇重整器内的重整催化剂中脉冲注入空气；所述脉冲的条件为：脉冲频率为
40Hz
，持续时间为
1~10s
，间隔时间为
1~5min
，
2~3
次间隔；
S2、
调节甲醇重整器中甲醇与水的进料体积比，至甲醇占比为
(N
‑
20)~(N
‑
1)
％
vol
，运行
10min。2.
根据权利要求1所述的用于甲醇重整器的在线活化系统，其特征在于，所述甲醇重整器为高温甲醇重整器时，所述活化指标为
FC_act
值；所述在线活化过程包括运行活化过程或停机活化过程
。3.
根据权利要求2所述的用于甲醇重整器的在线活化系统，其特征在于，所述运行活化过程为：所述甲醇重整器持续运行过程中，当
FC_act
值＞2时，进入运行活化过程，并重复所述步骤
S1、
步骤
S2
直到
FC_act
值＜1时在线活化过程终止
。4.
根据权利要求2所述的用于甲醇重整器的在线活化系统，其特征在于，所述停机活化过程为：所述甲醇重整器准备停机过程中，当
1≤FC_act
值
≤2
时，进入停...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙公权，常永新，杨林林，
申请(专利权)人：中科嘉鸿佛山市新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：