一種基于乙醇的燃料電池發電系統的制作方法

本發明涉及的一種燃料電池發電系統，特別是涉及應用于燃料電池領域的一種基于乙醇的燃料電池發電系統。

背景技術：

1、燃料電池是把氫能轉化為電能的最佳載體，醇類燃料由于其獨特的優點而倍受矚目，與燃料電池的其他燃料相比，乙醇具有獨特的優點，從原料來源看，乙醇既可從化石資源中獲取，還可從自然界中直接獲取，如通過谷物和糖類的發酵制取，通過生物質降解等，乙醇在存儲和處理上具有較高的安全性，而且乙醇的比能量遠遠高于甲醇和氫氣。

2、如中國專利cn201720605421.6說明書公開了乙醇重整燃料電池發電系統，包括燃燒室、重整反應室以及蒸發器，燃燒室用于乙醇與助燃劑燃燒產生熱量，蒸發器用于交換燃燒室的熱量將原料乙醇和水汽化，重整反應室用于原料乙醇與水進行重整反應產生重整合成氣，重整反應室內設兩層催化劑固定床，第一催化劑固定床內固定載pd催化劑，第二催化劑固定床內固定ni基催化劑，防止焦炭的形成，本專利直接使用液體乙醇燃料，簡化結構，另一方面點燃后即可快速加熱至所需的反應溫度，減少了啟動時間，安全，工作穩定，可靠性強。又如中國專利cn201721832965.2說明書公開了乙醇燃料電池汽車，同樣直接使用液體乙醇燃料，簡化結構，另一方面點燃后即可快速加熱至所需的反應溫度，減少了啟動時間，安全，工作穩定，可靠性強。

3、但上述現有技術是通過燃燒乙醇來為乙醇重整提供熱量，在乙醇燃燒過程中，會存在乙醇燃燒不完全的情況，使得燃燒產物中容易存在一氧化碳或殘留乙醇的情況，從而容易對環境或人體造成危害。

技術實現思路

1、針對上述現有技術，本發明要解決的技術問題是現有技術是通過燃燒乙醇來為乙醇重整提供熱量，在乙醇燃燒過程中，會存在乙醇燃燒不完全的情況，使得燃燒產物中容易存在一氧化碳或殘留乙醇的情況，從而容易對環境或人體造成危害。

2、為解決上述問題，本發明提供了一種基于乙醇的燃料電池發電系統，包括外筒、co凈化反應器和質子交換膜燃料電池，外筒的內部固定連接有燃燒室，燃燒室的上端固定連接有點火裝置，燃燒室的側端固定連接有原料管，外筒和燃燒室之間設有蒸發器，蒸發器的進料端和出料端均固定貫穿外筒的內壁并延伸至其外側，且蒸發器的出氣端與co凈化反應器固定連通，co凈化反應器的輸出端口與質子交換膜燃料電池連接，燃燒室的下側設有底罩，底罩固定連接于燃燒室下端和外筒內底面之間，燃燒室的內部設有多個均勻分布的回流管，回流管的下端固定連接于底罩的上端并與其內部相通；

3、燃燒室的內壁固定連接有上下均勻分布的多個匯氣環，匯氣環遠離蒸發器的側端固定連通有導入管，外筒的外側設有三通引流器，三通引流器的上下兩端分別固定連通有主導出管和氣泵的出氣端，導入管遠離匯氣環的一端固定貫穿燃燒室和外筒的內壁，并與氣泵的進氣端固定連通，主導出管遠離三通引流器的一端固定貫穿外筒和燃燒室的外壁并與燃燒室的內部相通，三通引流器的側端固定連通有副導出管，副導出管遠離三通引流器的一端固定貫穿外筒的下端并與底罩內部相通，底罩的內部上下滑動連接有活塞板，底罩的上端開設有多個均勻分布的微孔。

4、作為本申請的進一步補充，回流管的外端開設有多個均勻分布的出孔，出孔靠近回流管的頂端位置，且出孔沿靠近外界的方向向下傾斜。

5、作為本申請的進一步補充，匯氣環的側端和下端均開設有多個均勻分布的進孔。

6、作為本申請的進一步補充，三通引流器包括氣筒，氣筒的內部固定連接有定環，定環的下側設有圓柱，圓柱和氣筒的間隙之間設有貼壁環，貼壁環的外壁與氣筒內壁滑動接觸，貼壁環的內壁和圓柱之間固定連接有多個均勻分布的連桿。

7、作為本申請的進一步補充，定環的下端和圓柱的上端均固定連接有磁環，一對磁環相互靠近的一端為同極。

8、作為本申請的進一步補充，圓柱的直徑大于氣泵出氣端的管口內徑以及定環的內圈直徑，定環位于副導出管的上側，在初始狀態時，圓柱位于氣筒的內底面，并位于副導出管的管口下側。

9、作為本申請的進一步補充，燃燒室的側端固定連接有排氣管，排氣管位于匯氣環的下側，且排氣管的端部固定貫穿外筒內壁并延伸至其外側。

10、一種基于乙醇的燃料電池發電系統，其使用方法包括以下步驟：

11、s1、通過原料管向燃燒室中輸入燃料乙醇和助燃劑的混合物，同時啟動點火裝置，使燃料乙醇在燃燒室中進行燃燒；

12、s2、啟動氣泵，通過匯氣環吸取燃燒室內乙醇燃燒生成的氣體產物，然后通過主導出管再次輸入燃燒室中，釋放在點火裝置附近，使其可經過多次燃燒，減少一氧化碳存在，并最終通過排氣管排出；

13、s3、經過一段時間燃燒后，通過提高氣泵的運行速率，使吸取的氣體產物自動改變流動路徑，由進入主導出管改為進入副導出管中，并在底罩中匯聚，迫使活塞板迅速向上移動，將積累的殘留乙醇通過回流管再次在點火裝置附近噴出，再次進行燃燒，減少乙醇殘留量。

14、作為本申請的又一種改進，外筒的側端固定連接有安裝座，導入管、主導出管和副導出管均位于安裝座的內側。

15、作為本申請的又一種改進的補充，安裝座上連接有安裝框，且二者通過多個螺栓進行螺紋連接，安裝框遠離安裝座的一端固定連接有柔性氣囊，導入管、三通引流器、氣泵、主導出管和副導出管均位于柔性氣囊的內側。

16、綜上所述，本申請通過三通引流器以及其與燃燒室之間多條連通管路的設置，在燃料乙醇燃燒過程中，實現將氣體產物在燃燒室的上下區域進行循環流動，多次釋放在點火裝置附近，經受充分燃燒，從而減少一氧化碳存在，并且，通過增大氣體產物的抽取速率，使三通引流器的內部格局在氣體產物沖擊下方生改變，進而使氣體產物更換流動路徑，進入燃燒室的下方區域，在氣壓作用下，將燃燒室下側匯聚的殘留乙醇向上擠入回流管內部，同樣釋放在點火裝置附近，進行再次燃燒，從而減少乙醇殘留量，提高乙醇燃燒充分性，另外，通過將可拆卸的柔性氣囊罩設在三通引流器與燃燒室之間的連通管道外側，可實現對管路上氣體產物是否泄露進行視覺檢測，并減少氣體產物泄露后直接進入空氣環境的可能，提高對環境的保護。

技術特征：

1.一種基于乙醇的燃料電池發電系統，包括外筒（1）、co凈化反應器和質子交換膜燃料電池，所述外筒（1）的內部固定連接有燃燒室（2），所述燃燒室（2）的上端固定連接有點火裝置（201），所述燃燒室（2）的側端固定連接有原料管（202），所述外筒（1）和燃燒室（2）之間設有蒸發器（3），所述蒸發器（3）的進料端和出料端均固定貫穿外筒（1）的內壁并延伸至其外側，且蒸發器（3）的出氣端與co凈化反應器固定連通，所述co凈化反應器的輸出端口與質子交換膜燃料電池連接，其特征在于：所述燃燒室（2）的下側設有底罩（5），所述底罩（5）固定連接于燃燒室（2）下端和外筒（1）內底面之間，所述燃燒室（2）的內部設有多個均勻分布的回流管（4），所述回流管（4）的下端固定連接于底罩（5）的上端并與其內部相通；

2.根據權利要求1所述的一種基于乙醇的燃料電池發電系統，其特征在于：所述回流管（4）的外端開設有多個均勻分布的出孔（401），所述出孔（401）靠近回流管（4）的頂端位置，且出孔（401）沿靠近外界的方向向下傾斜。

3.根據權利要求1所述的一種基于乙醇的燃料電池發電系統，其特征在于：所述匯氣環（7）的側端和下端均開設有多個均勻分布的進孔（702）。

4.根據權利要求1所述的一種基于乙醇的燃料電池發電系統，其特征在于：所述三通引流器（8）包括氣筒（81），所述氣筒（81）的內部固定連接有定環（82），所述定環（82）的下側設有圓柱（83），所述圓柱（83）和氣筒（81）的間隙之間設有貼壁環（84），所述貼壁環（84）的外壁與氣筒（81）內壁滑動接觸，所述貼壁環（84）的內壁和圓柱（83）之間固定連接有多個均勻分布的連桿（85）。

5.根據權利要求4所述的一種基于乙醇的燃料電池發電系統，其特征在于：所述定環（82）的下端和圓柱（83）的上端均固定連接有磁環（86），一對所述磁環（86）相互靠近的一端為同極。

6.根據權利要求4所述的一種基于乙醇的燃料電池發電系統，其特征在于：所述圓柱（83）的直徑大于氣泵（9）出氣端的管口內徑以及定環（82）的內圈直徑，所述定環（82）位于副導出管（11）的上側，在初始狀態時，所述圓柱（83）位于氣筒（81）的內底面，并位于副導出管（11）的管口下側。

7.根據權利要求1所述的一種基于乙醇的燃料電池發電系統，其特征在于：所述燃燒室（2）的側端固定連接有排氣管（12），所述排氣管（12）位于匯氣環（7）的下側，且排氣管（12）的端部固定貫穿外筒（1）內壁并延伸至其外側。

8.根據權利要求1所述的一種基于乙醇的燃料電池發電系統，其特征在于：其使用方法包括以下步驟：

9.根據權利要求1所述的一種基于乙醇的燃料電池發電系統，其特征在于：所述外筒（1）的側端固定連接有安裝座（13），所述導入管（701）、主導出管（10）和副導出管（11）均位于安裝座（13）的內側。

10.根據權利要求9所述的一種基于乙醇的燃料電池發電系統，其特征在于：所述安裝座（13）上連接有安裝框（14），且二者通過多個螺栓（16）進行螺紋連接，所述安裝框（14）遠離安裝座（13）的一端固定連接有柔性氣囊（15），所述導入管（701）、三通引流器（8）、氣泵（9）、主導出管（10）和副導出管（11）均位于柔性氣囊（15）的內側。

技術總結
本發明涉及應用于燃料電池領域的一種基于乙醇的燃料電池發電系統，通過三通引流器以及其與燃燒室之間多條連通管路的設置，實現將乙醇燃燒的氣體產物在燃燒室的上下區域進行循環流動，多次釋放在點火裝置附近，經受充分燃燒，減少一氧化碳存在，并且，通過增大氣體產物的抽取速率，使三通引流器的內部格局在氣體產物沖擊下方生改變，進而使氣體產物更換流動路徑，進入燃燒室的下方區域，實現將殘留乙醇擠入回流管內部，釋放在點火裝置附近再次燃燒，提高乙醇燃燒充分性，另外，通過將柔性氣囊罩設在上述連通管道外側，實現對管路上氣體產物是否泄露進行視覺檢測，并減少氣體產物直接泄露至空氣中的可能，提高對環境的保護。

技術研發人員：郜普源,唐波,郭琳婷
受保護的技術使用者：江蘇聯海生物科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21