一種氫氣電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氫氣電池。
【背景技術(shù)】
[0002]質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC，ProtonExchange Membrane Fuel Cell)技術(shù)是一種能將氫氣與空氣中的氧氣化合成潔凈水并釋放出電能的技術(shù)，氫氣通過管道或?qū)獍宓竭_(dá)陽極，在陽極催化劑作用下，氫分子解離為帶正電的氫離子(即質(zhì)子)并釋放出帶負(fù)電的電子。氫離子穿過電解質(zhì)(質(zhì)子交換膜)到達(dá)陰極；電子則通過外電路到達(dá)陰極。電子在外電路形成電流，通過適當(dāng)連接可向負(fù)載輸出電能。在電池另一端，氧氣(或空氣)通過管道或?qū)獍宓竭_(dá)陰極；在陰極催化劑作用下，氧與氫離子及電子發(fā)生反應(yīng)生成水和熱量。這些小的電池單體可以組成電池堆，以滿足大功率的要求。只要能保證燃料和氧化劑的供給，排出反應(yīng)產(chǎn)物，排除一定廢熱，燃料電池就可以連續(xù)不斷地產(chǎn)生電能，簡稱燃料電池系統(tǒng)。燃料電池的最佳燃料是氫氣，但由于目前氫氣儲存、輸送、分配及加注等環(huán)節(jié)尚存在諸多技術(shù)難點(diǎn)，因此無法滿足各種規(guī)模的燃料電池對分散氫源的需求；而醇類、烴類等富氫燃料通過重整的方式移動或現(xiàn)場制氫可以為燃料電池提供氫源。但是醇類在常溫是液態(tài)，因此使用時須先行汽化為氣態(tài)再進(jìn)入噴火槍與空氣混合燃燒以提升燃燒效率。市售的甲醇汽化裝置大都以內(nèi)建的電熱方式直接加熱煮沸甲醇，將甲醇蒸汽導(dǎo)入燃燒裝置與空氣于鼓風(fēng)機(jī)混合進(jìn)入噴嘴燃燒，或采用外部間接式加熱，先將水浴的水加熱，再由水浴加熱甲醇，并通入適量的空氣吹驅(qū)甲醇蒸汽一并進(jìn)入噴嘴燃燒。這兩種類型的汽化裝置，因?yàn)閷⒖諝馀c甲醇混合在自動燃燒濃度的范圍內(nèi)，或所謂的爆炸濃度的范圍，都有安全的顧忌。另外，將容器內(nèi)全部甲醇燃料直接加熱的方式很難靈敏控制甲醇蒸氣的進(jìn)料量。當(dāng)需要變動甲醇燃料的進(jìn)料量以調(diào)整火焰的強(qiáng)度時，難于隨心所欲加以控制。而且，直接加熱的方式將電熱器與甲醇直接接觸，如果電熱設(shè)備的絕緣體一旦出現(xiàn)破損，就有安全危險。當(dāng)停止加熱時，容器內(nèi)的全部甲醇仍維持在沸騰溫渡，繼續(xù)蒸發(fā)并保溫，造成能源的浪費(fèi)。間接加熱方式依賴水浴的加熱，一方面無法靈敏調(diào)整蒸發(fā)溫渡及速度，另一方面停止加熱時水浴塭度仍維持高溫更難立即降溫，并造成更大的能源浪費(fèi)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提出一種氫氣電池，實(shí)現(xiàn)以醇類作為制氫的主要原料，制得高純度的氫氣，提供給燃料電池發(fā)電的目的。
[0004]一種氫氣電池，包括醇類汽化裝置、產(chǎn)氫器及燃料電池，三者之間通過管道連接，其特征在于，所述醇類汽化裝置包括蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器包括本體，在本體內(nèi)部設(shè)置多排圓管，在圓管內(nèi)放置加熱觸媒，在所述圓管周圍設(shè)置許多微孔，所述微孔內(nèi)裝填鋼珠，液體醇類流經(jīng)所述微孔受到加熱觸媒釋放的熱能而汽化得到氣態(tài)醇。
[0005]進(jìn)一步，所述本體是銷合金本體。
[0006]進(jìn)一步，所述加熱觸媒包括多孔性金屬載體、氮化硼促進(jìn)劑和金屬觸媒層，所述金屬觸媒層是貴金屬層或貴金屬合金層。
[0007]進(jìn)一步，所述圓管的直徑是15_30mm，優(yōu)選是20mm。
[0008]進(jìn)一步，所述微孔的直徑是8-12mm，優(yōu)選是10mm。
[0009]進(jìn)一步，所述鋼珠的直徑是5-8mm，優(yōu)選是6mm。
[0010]進(jìn)一步，所述本體的尺寸為(300-450) X (200-350) X (450-750)mm。所述本體的尺寸根據(jù)燃燒器對于甲醇汽化量的需求調(diào)整。所述甲醇進(jìn)行汽化的量為30-130kg/hr。
[0011]進(jìn)一步，所述本體的尺寸為360X220X500mm，適用于43kg(38.7L)/hr的甲醇汽化。
[0012]進(jìn)一步，所述產(chǎn)氫器將氣態(tài)醇經(jīng)過重整器重整后為燃料電池提供氫源。
[0013]進(jìn)一步，所述燃料電池包括燃料電池堆和逆變器，在燃料電池堆和逆變器之間連接有蓄電池。
[0014]所述醇類包括甲醇、乙醇、異丙醇、及其混合物。
[0015]所述醇類汽化裝置的操作溫度是68_180°C。
[0016]本實(shí)用新型的效果是醇類汽化裝置以整塊高導(dǎo)熱性的鋁合金一體成型蒸發(fā)器本體，以確保連續(xù)材質(zhì)內(nèi)熱傳遞速度的快速。本體內(nèi)有許多圓管，在圓管內(nèi)放置加熱觸媒，熱能的釋放量可通過進(jìn)料泵隨時調(diào)整，以適應(yīng)醇類的汽化量變化。微孔內(nèi)的鋼珠一方面協(xié)助液體分散形成醇類薄膜以加速汽化，另一方面降低汽化設(shè)備內(nèi)的液體醇類容量，以降低汽化所要的熱能，提昇汽化效率。所述汽化量的調(diào)整快速而靈敏，可隨心所欲變化醇類汽化的強(qiáng)度。所述微孔的孔壁或鋼珠表面形成的醇類薄膜實(shí)現(xiàn)了高效率蒸發(fā)目的(88.6 % )。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型醇類汽化裝置的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019]一種氫氣電池，包括醇類汽化裝置、產(chǎn)氫器及燃料電池，三者之間通過管道連接；所述醇類汽化裝置包括蒸發(fā)器1，所述蒸發(fā)器包括本體，在本體內(nèi)部設(shè)置多排圓管2，在圓管內(nèi)放置加熱觸媒，在所述圓管周圍設(shè)置許多微孔3，所述微孔內(nèi)裝填鋼珠4，液體醇流經(jīng)所述微孔，受到加熱觸媒釋放的熱能而汽化得到氣態(tài)醇。所述產(chǎn)氫器將氣態(tài)醇經(jīng)過重整器重整后為燃料電池提供氫源。所述燃料電池包括燃料電池堆和逆變器，在燃料電池堆和逆變器之間連接有蓄電池。
[0020]實(shí)施例1
[0021]上述的醇類汽化裝置，其中所述本體是鋁合金本體，所述加熱觸媒包括多孔性金屬載體、氮化硼促進(jìn)劑和鉑金屬觸媒層，所述本體的尺寸為360X220X500mm，所述圓管的直徑是15mm，微孔的直徑是8mm，所述鋼珠的直徑是5mm，所述醇類為乙醇。
[0022]實(shí)施例2
[0023]重復(fù)實(shí)施例1，差別在于所述觸媒層是鈀金屬取代鉑金屬，所述本體的尺寸為300X200X450mm，所述圓管的直徑是30mm，微孔的直徑是12mm，所述鋼珠的直徑是8mm，所述醇類為甲醇。
[0024]實(shí)施例3
[0025]重復(fù)實(shí)施例1，差別在于所述觸媒層是鈀金屬取代鉑金屬，所述本體的尺寸為450X350X750mm，所述圓管的直徑是20mm，微孔的直徑是10mm，所述鋼珠的直徑是6mm，所述醇類為異丙醇。
[0026]實(shí)施例4
[0027]重復(fù)實(shí)施例3，差別在于所述觸媒層是以鈀與錸合金取代鈀金屬，所述本體的尺寸為360X300X600mm，所述圓管的直徑是25mm，微孔的直徑是12mm，所述鋼珠的直徑是7mm，所述醇類為甲醇與異丙醇的混合物。
[0028]實(shí)施例5
[0029]重復(fù)實(shí)施例2，差別在于所述觸媒層是鉑金屬取代鈀金屬，所述本體的尺寸為400X200X550mm，所述圓管的直徑是25mm，微孔的直徑是10mm，所述鋼珠的直徑是6mm，所述醇類為甲醇與乙醇的混合物。
[0030]實(shí)施例6
[0031]重復(fù)實(shí)施例1，差別在于所述觸媒層是錸金屬，所述本體的尺寸為400X250X700mm，所述圓管的直徑是20mm，微孔的直徑是10mm，所述鋼珠的直徑是6m，所述醇類為乙醇與異丙醇的混合物。
[0032]實(shí)施例7
[0033]重復(fù)實(shí)施例6，差別在于所述觸媒層是鉑和錸合金，所述本體的尺寸為380X210X520mm，所述圓管的直徑是30臟，微孔的直徑是12mm，所述鋼珠的直徑是8mm。
[0034]實(shí)施例8
[0035]重復(fù)實(shí)施例5，差別在于所述觸媒層是鈀與錸合金，所述本體的尺寸為375X275X500mm，所述圓管的直徑是20mm，微孔的直徑是8mm，所述鋼珠的直徑是6mm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氫氣電池，包括醇類汽化裝置、產(chǎn)氫器及燃料電池，三者之間通過管道連接，其特征在于，所述醇類汽化裝置包括蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器包括本體，在本體內(nèi)部設(shè)置多排圓管，在圓管內(nèi)放置加熱觸媒，在所述圓管周圍設(shè)置許多微孔，所述微孔內(nèi)裝填鋼珠，液體醇類流經(jīng)所述微孔受到加熱觸媒釋放的熱能而汽化得到氣態(tài)醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣電池，其特征在于，所述本體是鋁合金本體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣電池，其特征在于，所述圓管的直徑是15-30_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣電池，其特征在于，所述微孔的直徑是8-12mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣電池，其特征在于，所述鋼珠的直徑是5-8mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣電池，其特征在于，所述本體的尺寸為(300-450)X(200-350)X(450-750)mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣電池，其特征在于，所述本體的尺寸為360X220X500mm。
【專利摘要】一種氫氣電池，包括醇類汽化裝置、產(chǎn)氫器及燃料電池，三者之間通過管道連接，其特征在于，所述醇類汽化裝置包括蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器包括本體，在本體內(nèi)部設(shè)置多排圓管，在圓管內(nèi)放置加熱觸媒，在所述圓管周圍設(shè)置許多微孔，所述微孔內(nèi)裝填鋼珠，液體醇類流經(jīng)所述微孔受到加熱觸媒釋放的熱能而汽化得到氣態(tài)醇。所述產(chǎn)氫器將氣態(tài)醇經(jīng)過重整器重整后為燃料電池提供氫源。所述燃料電池包括燃料電池堆和逆變器，在燃料電池堆和逆變器之間連接有蓄電池。
【IPC分類】H01M8-06, H01M8-22, H01M8-04
【公開號】CN204577516
【申請?zhí)枴緾N201520133672
【發(fā)明人】黃曉東, 雷敏宏, 王建文
【申請人】上海萬寅安全環(huán)?？萍加邢薰? 德富立宇氫能源科技集圑有限公司, 碧氫科技開發(fā)股份有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年3月9日