本發(fā)明涉及甲醇燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種分段式甲醇重整制氫燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

燃料電池發(fā)電系統(tǒng)以氫氣為原料，通過化學(xué)反應(yīng)獲得電力。其中在等溫反應(yīng)中H₂分解成質(zhì)子H⁺ 和電子e^-，在于催化劑反應(yīng)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(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)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(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種分段式甲醇重整制氫燃料電池系統(tǒng)，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(yīng)區(qū)與CO去除區(qū)，所述甲醇水在裂解反應(yīng)區(qū)中分解成CO和H₂，CO和H₂進入CO去除區(qū)，所述CO去除區(qū)包括第一合成區(qū)與第二合成區(qū)，CO在190℃~320℃時在第一合成區(qū)中與水反應(yīng)生CO₂和H₂，CO在370℃~420℃時在第二合成區(qū)與H₂反應(yīng)生成CH₄和水，CO去除區(qū)中產(chǎn)生的H₂進入電堆發(fā)電。

優(yōu)選的，所述裂解反應(yīng)區(qū)和CO去除區(qū)之間設(shè)置有管道，管道上設(shè)置有溫度檢測儀，所述管道與第一合成區(qū)以及第二合成區(qū)之間通過三通閥連接。

優(yōu)選的，所述電堆的余氣進入裂解反應(yīng)區(qū)。

優(yōu)選的，所述CO去除區(qū)與裂解反應(yīng)區(qū)熱耦合連接。

優(yōu)選的，所述裂解反應(yīng)區(qū)中設(shè)置有電加熱裝置，所述電加熱裝置包括SiC加熱片。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點，去除CO的方案有兩種，分別是CO在190℃~320℃時在第一合成區(qū)中與水反應(yīng)生CO₂和H₂，CO在370℃~420℃時在第二合成區(qū)與H₂反應(yīng)生成CH₄和水，為了徹底的去除CO，本發(fā)明在重整室中單獨設(shè)置了CO去除區(qū)用來去除CO，并且根據(jù)反應(yīng)溫度的不同設(shè)置了兩種不同的方案，兩種方案可以根據(jù)溫度條件進行切換。本發(fā)明中CO去除區(qū)中的合成反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種分段式甲醇重整制氫燃料電池刺痛的結(jié)構(gòu)示意圖。

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

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)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(tǒng)，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(yīng)區(qū)4與CO去除區(qū)5，所述甲醇水在裂解反應(yīng)區(qū)4中分解成CO和H₂，CO和H₂進入CO去除區(qū)5，所述CO去除區(qū)5包括第一合成區(qū)6與第二合成區(qū)7，CO在190℃~320℃時在第一合成區(qū)6中與水反應(yīng)生CO₂和H₂，CO在370℃~420℃時在第二合成區(qū)7與H₂反應(yīng)生成CH₄和水，CO去除區(qū)5中產(chǎn)生的H₂進入電堆2發(fā)電。

本發(fā)明的分段式甲醇重整制氫燃料電池系統(tǒng)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(qū)6中與水反應(yīng)生CO₂和H₂，CO在370℃~420℃時在第二合成區(qū)7與H₂反應(yīng)生成CH₄和水，為了徹底的去除CO，本發(fā)明在重整室1中單獨設(shè)置了CO去除區(qū)5用來去除CO，并且根據(jù)反應(yīng)溫度的不同設(shè)置了兩種不同的方案，兩種方案可以根據(jù)溫度條件進行切換。本發(fā)明中CO去除區(qū)5中的合成反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)。

優(yōu)選的，所述裂解反應(yīng)區(qū)4和CO去除區(qū)5之間設(shè)置有管道8，管道8上設(shè)置有溫度檢測儀9，所述管道8與第一合成區(qū)6以及第二合成區(qū)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(qū)5的溫度，并且根據(jù)溫度區(qū)間來通過三通閥10選擇CO和H₂進入第一合成區(qū)6還是第二合成區(qū)7，能夠最徹底的去除CO。

優(yōu)選的，所述電堆2的余氣進入裂解反應(yīng)區(qū)4。因為H₂在電堆2中的反應(yīng)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(yōu)選的，所述CO去除區(qū)5與裂解反應(yīng)區(qū)4熱耦合連接。這樣設(shè)置的原因是CO去除區(qū)5中的合成反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，裂解反應(yīng)區(qū)3發(fā)出的熱量可以被吸收利用，經(jīng)過熱交換可以提高系統(tǒng)效率。

優(yōu)選的，所述裂解反應(yīng)區(qū)4中設(shè)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(tǒng)，使得裂解反應(yīng)能夠開始，SiC材料能夠瞬間升溫，這樣就可以提高系統(tǒng)啟動時間。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。