【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶甲醇燃烧重整制氢提纯系统，具体的说是利用固态储氢放氢技术结合相应控制将甲醇燃烧重整富氢气体提纯、储存，供给给船舶氢燃料电池发电。
技术介绍
1、氢气作为原料的燃料电池反应后只有水和反应热，没有任何污染，是一种理想的清洁能源。但氢气储存、运输不方便，而且成本很高。利用甲醇重整制氢实时供给给燃料电池，原料为常温下可液体储存的甲醇和去离子水，为氢燃料电池的持续续航提供了可能。
2、甲醇重整技术制氢重整气中氢气含量可以达到70％以上，是经济性最好的选择，但要想获得最高的更高的燃料电池效率，还需要对富氢尾气进行提纯；现有技术多采用psa变压吸附技术提纯氢气，但该技术工艺复杂、设备较多、占地空间大，不利于船舶上推广应用。
技术实现思路
1、为解决现有技术所引起的上述问题，本专利技术提供了一种船舶甲醇重整制氢提纯系统及其控制方法，采用两个或多个固态储放氢罐并联，利用甲醇重整系统中去离子水作为换热介质，以船舶燃料电池反应热和辅助电加热装置5为热源，确保至少有一个固态储放氢罐一直处于放氢状态，持续不断提供氢气，整体简化了系统配置、减少了空间占用、提高了燃料电池利用效率。
2、本专利技术提供的甲醇重整制氢提纯系统，包括：甲醇重整系统(3)、船舶燃料电池系统(4)、固态储放氢罐、水泵(6)、辅助电加热装置(5)；
3、所述固态储放氢罐的连接管路由壳程和管程组成，所述管程水平安装于固态储放氢罐内；
4、所述固态储放氢罐壳程进口包括两个支路，
5、所述固态储放氢罐壳程出口和甲醇重整系统(3)相连；
6、所述固态储放氢罐管程进口和甲醇重整系统(3)的甲醇重整气管出口相连；
7、所述固态储放氢罐管程出口包括两个支路，管程出口第一支路与甲醇重整系统(3)燃烧室相连，管程出口第二支路与燃料电池系统(4)相连。
8、壳程进口第一支路末端和壳程进口第二支路分别设有电磁阀13(13)和电磁阀14(14)，电磁阀13(13)和电磁阀14(14)的管路汇总后通过电动调节阀21(21)和固态储放氢罐相连。
9、固态储放氢罐壳程出口设有单向阀15(15)；
10、固态储放氢罐管程进口的管路上设有电磁阀16(16)，
11、管程出口第一支路上设有电磁阀17(17)，管程出口第二支路上设有电磁阀18(18)。
12、辅助电加热装置5(5)位于所述船舶燃料电池系统(4)换热后热水管路上，并将热水加热至设定温度。
13、优选的，本专利技术的系统可以包括多个固态储放氢罐，且固态储放氢罐为并联关系，并且水平安装。每个固态储放氢罐结构相同。
14、进一步的，本专利技术提供一种包括2个固态储放氢罐的系统，其具体结构如下：固态储放氢罐分别为固态储放氢罐1(1)和固态储放氢罐2(2)。
15、固态储放氢罐1(1)和固态储放氢罐2(2)的管程进口并联汇总，与所述甲醇重整系统(3)的重整气总管相连；所述管程出口第一支路并联汇总后，与所述甲醇重整系统(3)的燃烧室相连；所述管程出口第二支路并联汇总后，通过电动调节阀(19)与所述燃料电池系统(4)阳极进气相连。
16、所述固态储放氢罐(1)和固态储放氢罐(2)壳程进口第一支路并联汇总，与所述水泵(6)第一支路连接；所述固态储放氢罐(1)和固态储放氢罐(2)壳程进口第二支路并联汇总，与所述辅助电加热装置5(5)后热水总管相连；所述固态储放氢罐(1)和(2)的壳程进口第一、二支路为并联关系。
17、所述固态储放氢罐(1)和固态储放氢罐(2)壳程出口并联汇总，经出水总管与所述甲醇重整系统(3)中的去离子水箱连接。
18、甲醇制氢提纯系统冷启动时，所述固态储放氢罐1和2可同时进行提纯并储氢，也可以交替进行提纯并储氢。
19、本专利技术所述固态储放氢罐管程内装填催化剂，所述催化剂在管程内成平铺状态，所述，所述壳程换热介质为去离子水或外部引入水乙二醇溶液。
20、所述催化剂为钛铁，所述催化剂可做成粉末状、固态颗粒状、蜂窝状或成整体块状。
21、本专利技术还提供一种上述的甲醇重整制氢提纯系统的控制方法，固态储放氢罐1和2可同时提纯储氢时，其控制如下：
22、所述管程进口电磁阀均打开，所述管程出口第一支路电磁阀打开，管程出口第二支路电磁阀关闭；所述壳程进口第一、二支路电磁阀均打开，以维持所述固态储放氢罐内温度在设定温度以下，并将储氢过程中所放出的热量带走；
23、固态储放氢罐1和2交替提纯储氢时，其控制如下：
24、所述固态储放氢罐1壳程进口第一支路电磁阀关闭，所述第二支路电磁阀打开，所述管程进口电磁阀关闭，所述管程出口第一支路电磁阀关闭，所述第二支路电磁阀打开；所述固态储放氢罐2壳程、管程所有电磁阀关闭；所述固态储放氢罐1储氢结束后，关闭所述壳程、管程所有电磁阀，交替进行所述固态储放氢罐2储氢。
25、固态储放氢罐1和2保证至少有一个处于放氢状态，为燃料电池提供氢气，其交替放氢控制如下：
26、所述固态储放氢罐1管程进口电磁阀关闭，所述管程出口第一支路电磁阀关闭，第二支路电磁阀打开；所述壳程进口第一支路电磁阀关闭，所述第二支路电磁阀打开；所述固态储放氢罐2壳程、管程所有电磁阀关闭；所述壳程进口汇总管路上温度传感器持续检测热水温度，若所述热水温度低于某设定值，则所述辅助电加热装置5启动，当所述热水温度高于某设定值，则所述辅助电加热装置5关闭；此时，所述固态储放氢罐1处于放氢状态，放氢结束，所述固态储放氢罐1管程进口电磁阀打开，所述管程出口第一支路电磁阀打开，第二支路电磁阀关闭，所述壳程进口第一支路电磁阀打开，第二支路电磁阀关闭，所述固态储放氢罐1进入储氢状态，所述固态储放氢罐2交替进入放氢状态。
27、电动调节阀(19)在所述固态储放氢罐管程出口第二支路汇总管上，控制通往燃料电池系统阳极的原料入口温度及压力。
28、所述固态储放氢罐进行储氢反应时，所述壳程换热介质为冷态，通过温度变送器监控出口温度，所述出口温度高于某一设定值时，则将信号传入控制中心，然后控制所述电动调节阀增大流量，或者控制所述水泵升高频率。
29、固态储放氢罐进行放氢反应时，所述壳程换热介质为热态，通过温度变送器监控出口温度，所述出口温度低于某一设定值时，则将信号传入控制中心，然后控制所述辅助电加热装置5开启，或控制所述电动调节阀减小流量，或者控制所述水泵降低频率。
30、有益效果
31、根据本专利技术的船舶甲醇重整制氢提纯系统及其控制方法，采用固态储氢放氢系统提纯甲醇重整反应气，然后供给给燃料电池发电。所述提纯系统有以下优点：工艺简化，可实现商业量产，适合船舶。
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1.一种甲醇重整制氢提纯系统，用于将甲醇重整富氢气体提纯并储存，然后为燃料电池发电提供稳定持续且纯度满足要求的氢气，其特征在于，包括：甲醇重整系统(3)、船舶燃料电池系统(4)、固态储放氢罐、水泵(6)、辅助电加热装置(5)；
2.根据权利要求1所述的甲醇重整制氢提纯系统，其特征在于，壳程进口第一支路末端和壳程进口第二支路分别设有电磁阀13(13)和电磁阀14(14)，电磁阀13(13)和电磁阀14(14)的管路汇总后通过电动调节阀21(21)和固态储放氢罐相连。
3.根据权利要求1或2所述的甲醇重整制氢提纯系统，其特征在于，所述系统包括多个固态储放氢罐，且固态储放氢罐为并联关系，并且水平安装。
4.根据权利要求1所述的甲醇重整制氢提纯系统，其特征在于，辅助电加热装置5(5)位于所述船舶燃料电池系统(4)换热后热水管路上，并将热水加热至设定温度。
5.根据权利要求3所述的甲醇重整制氢提纯系统，其特征在于，所述系统包括2个固态储放氢罐，分别为固态储放氢罐1(1)和固态储放氢罐2(2)。
6.根据权利要求5所述的甲醇重整制氢
7.根据权利要求5所述的甲醇重整制氢提纯系统，其特征在于，所述固态储放氢罐(1)和固态储放氢罐(2)壳程进口第一支路并联汇总，与所述水泵(6)第一支路连接；所述固态储放氢罐(1)和固态储放氢罐(2)壳程进口第二支路并联汇总，与所述辅助电加热装置(5)后热水总管相连；所述固态储放氢罐(1)和(2)的壳程进口第一、二支路为并联关系。
8.根据权利要求5所述的甲醇重整制氢提纯系统，其特征在于，所述固态储放氢罐(1)和固态储放氢罐(2)壳程出口并联汇总，经出水总管与所述甲醇重整系统(3)中的去离子水箱连接。
9.根据权利要求5所述的甲醇重整制氢提纯系统，其特征在于，甲醇制氢提纯系统冷启动时，所述固态储放氢罐1和2可同时进行提纯并储氢，也可以交替进行提纯并储氢。
10.根据权利要求1所述的甲醇重整制氢提纯系统，其特征在于，所述固态储放氢罐管程内装填催化剂，所述催化剂在管程内成平铺状态，所述，所述壳程换热介质为去离子水或外部引入水乙二醇溶液。
...【技术特征摘要】
1.一种甲醇重整制氢提纯系统，用于将甲醇重整富氢气体提纯并储存，然后为燃料电池发电提供稳定持续且纯度满足要求的氢气，其特征在于，包括：甲醇重整系统(3)、船舶燃料电池系统(4)、固态储放氢罐、水泵(6)、辅助电加热装置(5)；
2.根据权利要求1所述的甲醇重整制氢提纯系统，其特征在于，壳程进口第一支路末端和壳程进口第二支路分别设有电磁阀13(13)和电磁阀14(14)，电磁阀13(13)和电磁阀14(14)的管路汇总后通过电动调节阀21(21)和固态储放氢罐相连。
3.根据权利要求1或2所述的甲醇重整制氢提纯系统，其特征在于，所述系统包括多个固态储放氢罐，且固态储放氢罐为并联关系，并且水平安装。
4.根据权利要求1所述的甲醇重整制氢提纯系统，其特征在于，辅助电加热装置5(5)位于所述船舶燃料电池系统(4)换热后热水管路上，并将热水加热至设定温度。
5.根据权利要求3所述的甲醇重整制氢提纯系统，其特征在于，所述系统包括2个固态储放氢罐，分别为固态储放氢罐1(1)和固态储放氢罐2(2)。
6.根据权利要求5所述的甲醇重整制氢提纯系统，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹学磊，张吉恒，刘炳言，赵锐，郑建，董琨，
申请(专利权)人：海德威科技集团青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：
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