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一種移動式模塊化氨氫燃料電池系統(tǒng)及發(fā)電方法

專利號
CN119400911B
公開日期
2025-02-28
申請人
福大紫金氫能科技股份有限公司; 福州大學(xué)(福建省福州市閩侯縣上街鎮(zhèn)邱陽東路6號東南科學(xué)城科創(chuàng)中心4F)
發(fā)明人
張智強; 張卿; 陳崇啟; 余波; 全健康; 羅宇; 江莉龍
IPC分類
H01M8/0606; B60L50/72; B60L58/30; H01M8/04082; H01M8/0662; C01B3/04; F23D14/02; F23D14/46; F23D14/62
技術(shù)領(lǐng)域
反應(yīng)器,燃燒器,燃燒,氨氣,燃料電池,c19,燃料,電池,b23,煙氣
地域: 福建省 福建省福州市

摘要

本申請公開了一種移動式模塊化氨氫燃料電池系統(tǒng)及發(fā)電方法,包括儲氨模塊、氨加注模塊、供氫模塊和燃料電池模塊;儲氨模塊與氨加注模塊相連,氨加注模塊與供氫模塊相連,燃料電池模塊與供氫模塊互相連通;供氫模塊包括彼此分開設(shè)置的多個反應(yīng)器和燃燒器;燃料電池模塊包括串聯(lián)連接的燃料電池和鋰電池;其中兩個反應(yīng)器為煙氣加熱反應(yīng)器,一個反應(yīng)器為電加熱反應(yīng)器;燃燒器與煙氣加熱反應(yīng)器相連;兩個煙氣加熱反應(yīng)器同時與電加熱反應(yīng)器連通;鋰電池與電加熱片連通,電加熱反應(yīng)器與燃料電池之間設(shè)置純化單元。該移動式模塊化氨氫燃料電池系統(tǒng)可實現(xiàn)設(shè)備靈活搬運以及燃料快速補給,能夠在應(yīng)急情況下實現(xiàn)快速供電,具有綠色無污染且適應(yīng)條件廣等優(yōu)點。

說明書

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所述第二煙氣通道和所述第二燃燒器B23相通;所述第一反應(yīng)器A16的第一分解氣出口以及所述第二反應(yīng)器B25的第二分解氣出口同時與所述第三反應(yīng)器C19的第三氨氣入口連通,所述第三反應(yīng)器C19的第三分解氣出口分別與所述第一燃燒器A15、所述第二燃燒器B23以及所述燃料電池29連通;所述鋰電池31與所述加熱片電連通;所述第三反應(yīng)器C19和所述燃料電池29之間設(shè)置有純化單元28。 [0029] 在圖1中,所述儲氨模塊包括第一氨罐8、減壓閥9、第一快接頭A33和第二快接頭B34;所述第一氨罐8開設(shè)有液氨進口端和氨氣出口端,所述液氨進口端通過所述第二快接頭B34與所述氨加注模塊相連;所述氨氣出口端上設(shè)置有所述減壓閥9;所述減壓閥9通過所述第一快接頭A33與所述供氫模塊連接;所述氨加注模塊包括加氨機10和第二氨罐11;所述第二氨罐11的出口與所述加氨機10的進口相連,所述加氨機10的出口通過所述第二快接頭B34與所述第一氨罐8的液氨進口連接;通過采用第一快接頭A33和第二快接頭B34將所述儲氨模塊與所述供氫模塊以及所述氨加注模塊連接;有利于儲氨模塊,例如第一氨罐8與所述供氫模塊以及所述氨加注模塊的快速分離和運輸;所述氨加注模塊用于向所述第一氨罐8中補充液氨,以確保所述儲氨模塊中有充足的液氨通入所述供氫模塊中進行氫氣的制備以及后續(xù)的發(fā)電;所述儲氨模塊通過拆卸所述第一快接頭A33與所述第二快接頭B34形成獨立模塊;所述氨加注模塊通過拆卸快接頭B34形成獨立模塊;所述氨加注模塊的加氨機10底部帶有移動萬向輪,可進行搬運移動。 [0030] 所述供氫模塊包括流量計A12、第一反應(yīng)器A16、第二反應(yīng)器B25、第三反應(yīng)器C19、第一燃燒器A15、第二燃燒器B23、風(fēng)機13、水冷器20和過濾器21;所述流量計A12與所述減壓閥9連通,所述減壓閥9和所述流量計A12之間設(shè)置有所述第一快接頭A33,所述流量計A12同時與所述第一反應(yīng)器A16的第一氨氣通道以及所述第二反應(yīng)器B25的第二氨氣通道連通;所述流量計A12與所述第一氨氣通道之間設(shè)置有第一電磁閥A14,所述流量計A12與所述第二氨氣通道之間設(shè)置有第二電磁閥B22;所述第一氨罐8中的液氨經(jīng)過所述減壓閥9減壓后,流經(jīng)所述流量計A12,再分別進入所述第一反應(yīng)器A16和所述第二反應(yīng)器B25中進行分解反應(yīng); 通過對應(yīng)的調(diào)整所述第一電磁閥A14和所述第二電磁閥B22的開度,對應(yīng)控制進入所述第一反應(yīng)器A16和所述第二反應(yīng)器B25中液氨的流量。 [0031] 所述第一反應(yīng)器A16和所述第二反應(yīng)器B25均為煙氣加熱反應(yīng)器,所述第三反應(yīng)器C19采用電加熱片進行加熱;所述第一反應(yīng)器A16包括第一煙氣通道和第一氨氣通道,所述第二反應(yīng)器B25包括第二煙氣通道和第二氨氣通道,所述第一煙氣通道螺旋固定在所述第一氨氣通道的外壁上,所述第一氨氣通道的一端為第一氨氣入口,所述第一氨氣通道的另一端為第一分解氣出口;所述第一氨氣入口與所述流量計A12連通;當(dāng)高溫氣體在所述第一煙氣通道中流動時,高溫?zé)煔獾臒崃客ㄟ^所述第一煙氣通道轉(zhuǎn)移給位于所述第一氨氣通道中氨氣,氨氣吸熱發(fā)生分解反應(yīng)生成氫氣和氮氣,生成的氫氣和氮氣通過所述第一分解氣出口排出;所述第二煙氣通道螺旋固定在所述第二氨氣通道的外壁上,所述第二氨氣通道的一端為第二氨氣入口,所述第二氨氣通道的另一端為第二分解氣出口;當(dāng)高溫氣體在所述第二煙氣通道中流動時,高溫?zé)煔獾臒崃客ㄟ^所述第二煙氣通道轉(zhuǎn)移給位于所述第二氨氣通道中氨氣,氨氣吸熱發(fā)生分解反應(yīng)生成氫氣和氮氣,生成的氫氣和氮氣通過所述第二分解氣出口排出;其中,所述第一燃燒器A15與所述第一煙氣通道連通,所述第二燃燒器B23與所述第二煙氣通道連通;所述第一燃燒器A15和所述第二燃燒器B23同時與所述風(fēng)機13連通,所述風(fēng)機13能夠分別向所述第一燃燒器A15和所述第二燃燒器B23引入空氣,促進所述第一燃燒器A15和所述第二燃燒器B23的燃燒,經(jīng)過燃燒后排出的氣體對應(yīng)進入所述第一煙氣通道和所述第二煙氣通道中,用于為所述第一反應(yīng)器A16和所述第二反應(yīng)器B25中流通的氨氣提供熱量,促進氨氣的吸熱分解;優(yōu)選的,所述風(fēng)機13與所述第一燃燒器A15之間設(shè)置有第三電磁閥C17,所述風(fēng)機13與所述第二燃燒器B23之間設(shè)置有第四電磁閥D24,所述第三電磁閥C17和所述第四電磁閥D24用于分別控制從所述風(fēng)機13進入所述第一燃燒器A15和所述第二燃燒器B23中空氣的流量,從而控制所述第一燃燒器A15和所述第二燃燒器B23的燃燒;更優(yōu)選的,所述第一煙氣通道的出口進入汽車余熱回收處,所述第二煙氣通道的出口進入汽車余熱回收處;以回收氨分解反應(yīng)后高溫氣體的熱量,提高熱量重復(fù)利用率。

權(quán)利要求

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所述燃料電池模塊還包括直流交換器和逆變器,所述燃料電池與所述直流交換器電連通,所述直流交換器與所述鋰電池電連通,所述鋰電池再與所述逆變器電連通。 9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動式模塊化氨氫燃料電池系統(tǒng),其特征在于: 當(dāng)輸出功率為0~10KW時,在步驟三中將第三反應(yīng)器中產(chǎn)生的混合氣體通入第一燃燒器中,將空氣引入第一燃燒器中,第一燃燒器將空氣與混合氣體混合燃燒;在步驟四中將燃燒后的高溫?zé)煔馔ㄈ氲谝环磻?yīng)器中進行加熱,直到第一反應(yīng)器的溫度達到500℃以上;在步驟五中將氨氣通入第一反應(yīng)器中,氨氣在第一反應(yīng)器中分解生成氫氣和氮氣的混合氣體; 當(dāng)輸出功率為10~50KW時,在步驟三中將第三反應(yīng)器中產(chǎn)生的混合氣體通入第二燃燒器中,將空氣引入第二燃燒器中,第二燃燒器將空氣與混合氣體混合燃燒;在步驟四中將燃燒后的高溫?zé)煔馔ㄈ氲诙磻?yīng)器中進行加熱,直到第二反應(yīng)器的溫度達到500℃以上;在步驟五中將氨氣通入第二反應(yīng)器中,氨氣在第二反應(yīng)器中分解生成氫氣和氮氣的混合氣體。
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