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一種移動(dòng)式模塊化氨氫燃料電池系統(tǒng)及發(fā)電方法

專(zhuān)利號(hào)
CN119400911B
公開(kāi)日期
2025-02-28
申請(qǐng)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(yáng)東路6號(hào)東南科學(xué)城科創(chuàng)中心4F)
發(fā)明人
張智強(qiáng); 張卿; 陳崇啟; 余波; 全健康; 羅宇; 江莉龍
IPC分類(lèi)
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(qǐng)公開(kāi)了一種移動(dòng)式模塊化氨氫燃料電池系統(tǒng)及發(fā)電方法,包括儲(chǔ)氨模塊、氨加注模塊、供氫模塊和燃料電池模塊;儲(chǔ)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(kāi)設(shè)置的多個(gè)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(gè)反應(yīng)器為煙氣加熱反應(yīng)器,一個(gè)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(gè)煙氣加熱反應(yīng)器同時(shí)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(dòng)式模塊化氨氫燃料電池系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)設(shè)備靈活搬運(yùn)以及燃料快速補(bǔ)給,能夠在應(yīng)急情況下實(shí)現(xiàn)快速供電,具有綠色無(wú)污染且適應(yīng)條件廣等優(yōu)點(diǎn)。

說(shuō)明書(shū)

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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(shí)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(chǔ)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(kāi)設(shè)有液氨進(jìn)口端和氨氣出口端,所述液氨進(jìn)口端通過(guò)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(guò)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(jī)10和第二氨罐11;所述第二氨罐11的出口與所述加氨機(jī)10的進(jìn)口相連,所述加氨機(jī)10的出口通過(guò)所述第二快接頭B34與所述第一氨罐8的液氨進(jìn)口連接;通過(guò)采用第一快接頭A33和第二快接頭B34將所述儲(chǔ)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(chǔ)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(yùn)輸;所述氨加注模塊用于向所述第一氨罐8中補(bǔ)充液氨,以確保所述儲(chǔ)氨模塊中有充足的液氨通入所述供氫模塊中進(jìn)行氫氣的制備以及后續(xù)的發(fā)電;所述儲(chǔ)氨模塊通過(guò)拆卸所述第一快接頭A33與所述第二快接頭B34形成獨(dú)立模塊;所述氨加注模塊通過(guò)拆卸快接頭B34形成獨(dú)立模塊;所述氨加注模塊的加氨機(jī)10底部帶有移動(dòng)萬(wàn)向輪,可進(jìn)行搬運(yùn)移動(dòng)。 [0030] 所述供氫模塊包括流量計(jì)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(jī)13、水冷器20和過(guò)濾器21;所述流量計(jì)A12與所述減壓閥9連通,所述減壓閥9和所述流量計(jì)A12之間設(shè)置有所述第一快接頭A33,所述流量計(jì)A12同時(shí)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(jì)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(jì)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(guò)所述減壓閥9減壓后,流經(jīng)所述流量計(jì)A12,再分別進(jìn)入所述第一反應(yīng)器A16和所述第二反應(yīng)器B25中進(jìn)行分解反應(yīng); 通過(guò)對(duì)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(kāi)度,對(duì)應(yīng)控制進(jìn)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(jìn)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(jì)A12連通;當(dāng)高溫氣體在所述第一煙氣通道中流動(dòng)時(shí),高溫?zé)煔獾臒崃客ㄟ^(guò)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?dú)?,生成的氫氣和氮?dú)馔ㄟ^(guò)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(dòng)時(shí),高溫?zé)煔獾臒崃客ㄟ^(guò)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?dú)猓傻臍錃夂偷獨(dú)馔ㄟ^(guò)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(shí)與所述風(fēng)機(jī)13連通,所述風(fēng)機(jī)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(jìn)所述第一燃燒器A15和所述第二燃燒器B23的燃燒,經(jīng)過(guò)燃燒后排出的氣體對(duì)應(yīng)進(jìn)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(jìn)氨氣的吸熱分解;優(yōu)選的,所述風(fēng)機(jī)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(jī)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(jī)13進(jìn)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(jìn)入汽車(chē)余熱回收處,所述第二煙氣通道的出口進(jìn)入汽車(chē)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(dòng)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(shí),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(jìn)行加熱,直到第一反應(yīng)器的溫度達(dá)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?dú)獾幕旌蠚怏w; 當(dāng)輸出功率為10~50KW時(shí),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(jìn)行加熱,直到第二反應(yīng)器的溫度達(dá)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?dú)獾幕旌蠚怏w。
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