一種分段式甲醇重整制氫燃料電池系統的制作方法

本發明涉及甲醇燃料電池技術領域，特別涉及一種分段式甲醇重整制氫燃料電池系統。

背景技術：

燃料電池發電系統以氫氣為原料，通過化學反應獲得電力。其中在等溫反應中H₂分解成質子H⁺ 和電子e^-，在于催化劑反應的過程中，氫氣中如果混有CO，會對催化劑有負面的影響，使催化劑失效。為此們需要對氫氣中CO的含量進行控制。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本發明的主要目的在于提供一種能夠高效去除CO的分段式甲醇重整制氫燃料電池系統。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種分段式甲醇重整制氫燃料電池系統，包括重整室和電堆，所述重整室與甲醇水原料箱連接，所述重整室包括相互連接的裂解反應區與CO去除區，所述甲醇水在裂解反應區中分解成CO和H₂，CO和H₂進入CO去除區，所述CO去除區包括第一合成區與第二合成區，CO在190℃~320℃時在第一合成區中與水反應生CO₂和H₂，CO在370℃~420℃時在第二合成區與H₂反應生成CH₄和水，CO去除區中產生的H₂進入電堆發電。

優選的，所述裂解反應區和CO去除區之間設置有管道，管道上設置有溫度檢測儀，所述管道與第一合成區以及第二合成區之間通過三通閥連接。

優選的，所述電堆的余氣進入裂解反應區。

優選的，所述CO去除區與裂解反應區熱耦合連接。

優選的，所述裂解反應區中設置有電加熱裝置，所述電加熱裝置包括SiC加熱片。

本發明相對于現有技術具有如下優點，去除CO的方案有兩種，分別是CO在190℃~320℃時在第一合成區中與水反應生CO₂和H₂，CO在370℃~420℃時在第二合成區與H₂反應生成CH₄和水，為了徹底的去除CO，本發明在重整室中單獨設置了CO去除區用來去除CO，并且根據反應溫度的不同設置了兩種不同的方案，兩種方案可以根據溫度條件進行切換。本發明中CO去除區中的合成反應均為吸熱反應。

附圖說明

圖1為本發明的一種分段式甲醇重整制氫燃料電池刺痛的結構示意圖。

圖中：1、重整室；2、電堆；3、甲醇水原料箱；4、裂解反應區；5、CO去除區；6、第一合成去；7、第二合成區；8、管道；9、溫度檢測儀；10、三通閥。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖1所示，一種分段式甲醇重整制氫燃料電池系統，包括重整室1和電堆2，所述重整室1與甲醇水原料箱3連接，所述重整室1包括相互連接的裂解反應區4與CO去除區5，所述甲醇水在裂解反應區4中分解成CO和H₂，CO和H₂進入CO去除區5，所述CO去除區5包括第一合成區6與第二合成區7，CO在190℃~320℃時在第一合成區6中與水反應生CO₂和H₂，CO在370℃~420℃時在第二合成區7與H₂反應生成CH₄和水，CO去除區5中產生的H₂進入電堆2發電。

本發明的分段式甲醇重整制氫燃料電池系統的工作原理是，去除CO的方案有兩種，分別是CO在190℃~320℃時在第一合成區6中與水反應生CO₂和H₂，CO在370℃~420℃時在第二合成區7與H₂反應生成CH₄和水，為了徹底的去除CO，本發明在重整室1中單獨設置了CO去除區5用來去除CO，并且根據反應溫度的不同設置了兩種不同的方案，兩種方案可以根據溫度條件進行切換。本發明中CO去除區5中的合成反應均為吸熱反應。

優選的，所述裂解反應區4和CO去除區5之間設置有管道8，管道8上設置有溫度檢測儀9，所述管道8與第一合成區6以及第二合成區7之間通過三通閥10連接。溫度檢測儀9用來檢測進入CO去除區5的溫度，并且根據溫度區間來通過三通閥10選擇CO和H₂進入第一合成區6還是第二合成區7，能夠最徹底的去除CO。

優選的，所述電堆2的余氣進入裂解反應區4。因為H₂在電堆2中的反應往往不能100%的消耗掉，會有一些殘余H₂，針對這些殘余H₂，需要將其回收利用，以避免過多的H₂進入空氣中。

優選的，所述CO去除區5與裂解反應區4熱耦合連接。這樣設置的原因是CO去除區5中的合成反應為吸熱反應，裂解反應區3發出的熱量可以被吸收利用，經過熱交換可以提高系統效率。

優選的，所述裂解反應區4中設置有電加熱裝置，所述電加熱裝置包括SiC加熱片。電加熱裝置用來啟動系統，使得裂解反應能夠開始，SiC材料能夠瞬間升溫，這樣就可以提高系統啟動時間。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。