[发明专利]一种基于重整制氢的密闭空间燃料电池发电系统

说明书

本发明公开了一种基于柴油重整制氢的密闭空间燃料电池发电系统，包括柴油储罐、柴油泵、双氧水储罐、双氧水泵、柴油预热器、柴油重整器、双氧水预热器、双氧水反应器、柴油脱硫反应器、分水器、燃料电池模块、收集水箱等；本发明利用柴油重整、脱硫获得富氢反应气，利用双氧水受热以及催化分解获得氧气，通过富氢反应气和氧气在燃料电池模块内发生化学反应，产生电能和热能，可满足缺氧或低氧的密闭空间对电能的迫切需求；本发明有效克服了现有技术方案能量密度低、补给便利性差、系统组成复杂、使用成本高等不足，在航空、航天、水下以及深地等密闭空间领域具有广阔的应用前景和潜在应用价值。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种基于重整制氢的密闭空间燃料电池发电系统。

背景技术

在航空、航天、水下以及深地等应用领域，密闭空间属于一种较为常见的环境条件。在密闭空间内，由于氧气较为稀缺，传统的柴油机、汽油机等动力装置无法正常使用，蓄电池由于比能量过低以及安全性等原因难以满足应用要求，因此，亟需开发一种可在密闭空间正常使用的高效发电装置。燃料电池由于具有能量转换效率高、能量密度大、耗氧率低、振动噪声小等优点，被公认为最具发展潜力的一种密闭空间发电技术。

目前，现有的密闭空间燃料电池系统，多采用纯氢和纯氧为燃料，氢源一般采用合金储氢或高压储氢技术方案，氧源一般采用液氧技术方案，如中国专利CN 102800882提出的水下燃料电池发电系统，就采用了合金储氢和液氧技术方案。

上述技术方案存在以下不足：

1，系统能量密度低：合金储氢虽然体积储氢密度较高，但重量储氢密度偏低，导致燃料电池发电系统重量能量密度较低；高压储氢虽然能够达到较高的重量储氢密度，但存在一定的安全性风险，应用领域受限。

2，燃料补给便利性差：现有方案需要定期补给气态氢气，由于现阶段氢气相关基础设施尚不完善，系统补给便利性较差，使用成本较高。

3，系统组成复杂：液氧技术虽然较为成熟，但是系统组成复杂，且辅助能耗较高。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有密闭空间燃料电池发电系统存在的系统能量密度低、燃料补给便利性差、系统组成复杂等不足，提出了一种基于重整制氢的密闭空间燃料电池发电系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于重整制氢的密闭空间燃料电池发电系统，包括柴油储罐、双氧水储罐、柴油预热器、柴油重整器、双氧水预热器、双氧水反应器、柴油脱硫反应器、分水器和燃料电池模块；所述的柴油储罐通过柴油泵经连接管与柴油预热器的冷侧进口连接，柴油预热器出口与柴油重整器的柴油喷嘴连接，柴油重整器出口与双氧水预热器的热侧进口连接，双氧水预热器的冷侧进口通过双氧水泵经连接管与双氧水储罐连接，双氧水储罐内存储的双氧水溶液经双氧水泵增压后进入双氧水预热器，预热后的双氧水在双氧水反应器内催化剂的作用下全部分解为水和氧气，双氧水反应器出口的一路混合气体通过连接管进入柴油重整器的氧气喷嘴，来自柴油储罐的柴油产品经柴油泵增压后进入柴油预热器，经柴油喷嘴均匀分散为雾状在柴油重整器内催化剂的作用下与来自于氧气喷嘴的氧气及水蒸气发生重整反应，生成以氢气和碳氧化物为主要成分的高温氢气重整气进入双氧水预热器对冷态双氧水进行预热，双氧水预热器连接柴油脱硫反应器后与燃料电池模块的阳极接口连接，经初步冷却的氢气重整气进入柴油脱硫反应器中经过脱硫处理后进入燃料电池模块阳极，双氧水反应器出口的另一路混合气体通过分水器脱除液态水后进入燃料电池模块的阴极，来自于双氧水反应器的氧气与来自柴油脱硫反应器的氢气重整气在燃料电池模块内发生电化学反应，产生电能供外部负载使用，所述燃料电池模块阴、阳极的尾气出口与柴油预热器热侧进口连接，电化学反应产生的尾气经柴油预热器与常温原料柴油产品换热后，排放到燃料电池发电系统外部。

所述的一种氢气循环泵性能测试系统，其柴油储罐中的柴油产品可为普通市售柴油、生物柴油或柴油替代物等。