燃料电池一体化供能系统技术方案

技术编号：45010880 阅读：2 留言：0更新日期：2025-04-18 16:57

本发明专利技术公开了一种燃料电池一体化供能系统，包括反应器、气体后处理装置和气路分配装置，反应器包括燃料催化燃烧反应器和燃料催化重整反应器。气路分配装置包括进气气路、第一出气气路和第二出气气路，第一出气气路和第二出气气路连接进气气路的出气口，第一出气气路的出气口和第二出气气路的出气口均分别设有用于连接燃料电池的接口，气体后处理装置设置于第二出气气路，以对经过第二出气气路的产品气后处理，进气气路的进气口连接燃料催化重整反应器的出气口。本申请可以满足多种燃料电池使用，进而该燃料电池一体化供能系统的通用性提高。燃料电池一体化供能系统的原料，通过与系统内部多余热量逐级换热，系统能量利用效率提高。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池，特别涉及一种燃料电池一体化供能系统。

技术介绍

1、氢能是未来的清洁能源之一，燃料电池是氢能利用的终端产品之一，广泛应用于航天、交通、分布式电站和热电联供装置中。燃料电池能够将燃料的化学能直接转换为电能，是一种新型高效的电化学发电技术。

2、传统的制氢耦合的燃料电池发电技术中，即一种燃料电池一体化供能系统的反应器只能做到匹配一种燃料电池，无法实现一个反应器重整制氢系统匹配多种燃料电池类型的应用，这样造成了在不同应用场景下需要整体更换系统装备，成本显著增加，应用受限，因此燃料电池一体化供能系统的通用性较低。

3、因此，如何提高燃料电池一体化供能系统的通用性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种燃料电池一体化供能系统，该燃料电池一体化供能系统的通用性提高。

2、本申请提供的燃料电池一体化供能系统，包括：

3、反应器，所述反应器包括燃料催化燃烧反应器和燃料催化重整反应器；

4、气体后处理装置；

5、气路分配装置，所述气路分配装置包括进气气路、第一出气气路和第二出气气路，所述第一出气气路和所述第二出气气路连接所述进气气路的出气口，所述第一出气气路的出气口和所述第二出气气路的出气口均分别设有用于连接燃料电池的接口，所述气体后处理装置设置于所述第二出气气路，以对经过所述第二出气气路的产品气后处理，所述进气气路的进气口连接所述燃料催化重整反应器的出气口。</p>

6、可选地，在上述燃料电池一体化供能系统中，所述气体后处理装置包括气体净化装置，所述气体净化装置用于产品气净化，所述气体净化装置设置于所述第二出气气路。

7、可选地，在上述燃料电池一体化供能系统中，还包括第三出气气路，所述第一出气气路、所述第二出气气路和所述第三出气气路并联设置，所述第一出气气路的进气口设有第一控制阀，所述第二出气气路的进气口设置第二控制阀，所述第三出气气路设有第三控制阀。

8、可选地，在上述燃料电池一体化供能系统中，还包括沿流体运动方向依次设置于所述进气气路的第三换热器、水气变换反应器、第二换热器和气液分离器；

9、水输送装置，所述水输送装置通过第一管道连接所述第二换热器、第三换热器和反应器，所述水输送装置内的水依次通过所述第二换热器和第三换热器换热后，流入所述反应器。

10、可选地，在上述燃料电池一体化供能系统中，还包括集成架及安装在所述集成架底端的行走轮，所述反应器、所述第三换热器、所述水气变换反应器、所述第二换热器、所述气液分离器和所述水输送装置均安装于所述集成架。

11、可选地，在上述燃料电池一体化供能系统中，还包括催化燃烧废气收集装置，所述燃料电池设有三个，分别为第一燃料电池、第二燃料电池和第三燃料电池；所述第一燃料电池连接所述第一出气气路的出气口，所述第二燃料电池连接所述第三出气气路的出气口，所述第三燃料电池连接所述第二出气气路的出气口；所述第一燃料电池的出气口、所述第二燃料电池的出气口和所述第三燃料电池的出气口均连接所述燃料催化燃烧反应器的进气口。

12、可选地，在上述燃料电池一体化供能系统中，还包括：

13、第一换热器，所述第一换热器与所述反应器的催化燃烧废气出口连接；

14、碳氢原料储存装置，碳氢原料储存装置内的碳氢原料通过第二管道与第一燃料电池、所述第二燃料电池和所述第三燃料电池中至少一者换热后，与所述第一换热器换热后进入所述燃料催化重整反应器。

15、可选地，在上述燃料电池一体化供能系统中，所述气体净化装置包括psa净化装置和/或膜分离装置。

16、可选地，在上述燃料电池一体化供能系统中，还包括控制模块，所述反应器、所述气体后处理装置和所述气路分配装置均与所述控制模块信号连接，所述控制模块控制所述反应器工作、控制所述第一出气气路、所述第二出气气路和所述第三出气气路的通断。

17、可选地，在上述燃料电池一体化供能系统中，还包括第四控制阀和第五控制阀，所述第四控制阀控制所述燃料催化重整反应器的进料流量，所述第五控制阀控制所述燃料催化燃烧反应器的进料流量。

18、在上述技术方案中，本专利技术提供的燃料电池一体化供能系统包括反应器、气体后处理装置和气路分配装置，反应器包括燃料催化燃烧反应器和燃料催化重整反应器。气路分配装置包括进气气路、第一出气气路和第二出气气路，第一出气气路和第二出气气路连接进气气路的出气口，第一出气气路的出气口和第二出气气路的出气口均分别设有用于连接燃料电池的接口，气体后处理装置设置于第二出气气路，以对经过第二出气气路的产品气后处理，进气气路的进气口连接燃料催化重整反应器的出气口。

19、通过上述描述可知，在本申请提供的燃料电池一体化供能系统中，通过设置气体后处理装置，且设置所述第一出气气路和所述第二出气气路，当燃料电池不需要对产品气进行后处理时，燃料电池连接于第一出气气路。当燃料电池需要对产品气进行后处理时，燃料电池连接于第二出气气路。因此，本申请提供的燃料电池一体化供能系统，可以满足多种燃料电池使用，进而该燃料电池一体化供能系统的通用性提高。

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【技术保护点】

1.一种燃料电池一体化供能系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃料电池一体化供能系统，其特征在于，所述气体后处理装置包括气体净化装置（4），所述气体净化装置（4）用于产品气净化，所述气体净化装置（4）设置于所述第二出气气路。

3.根据权利要求2所述的燃料电池一体化供能系统，其特征在于，还包括第三出气气路，所述第一出气气路、所述第二出气气路和所述第三出气气路并联设置，所述第一出气气路的进气口设有第一控制阀，所述第二出气气路的进气口设置第二控制阀，所述第三出气气路设有第三控制阀。

4.根据权利要求2所述的燃料电池一体化供能系统，其特征在于，还包括沿流体运动方向依次设置于所述进气气路的第三换热器（22）、水气变换反应器（20）、第二换热器（21）和气液分离器（19）；

5.根据权利要求4所述的燃料电池一体化供能系统，其特征在于，还包括集成架（2）及安装在所述集成架（2）底端的行走轮（8），所述反应器（1）、所述第三换热器（22）、所述水气变换反应器（20）、所述第二换热器（21）、所述气液分离器（19）和所述水输送装置（7）均安装于所述集成架（2）。

6.根据权利要求2所述的燃料电池一体化供能系统，其特征在于，所述燃料电池设有三个，分别为第一燃料电池（13）、第二燃料电池（14）和第三燃料电池（15）；所述第一燃料电池（13）连接所述第一出气气路的出气口，所述第二燃料电池（14）连接所述第三出气气路的出气口，所述第三燃料电池（15）连接所述第二出气气路的出气口；所述第一燃料电池（13）的出气口、所述第二燃料电池（14）的出气口和所述第三燃料电池（15）的出气口均连接所述燃料催化燃烧反应器（102）的进气口。

7.根据权利要求6所述的燃料电池一体化供能系统，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求2所述的燃料电池一体化供能系统，其特征在于，所述气体净化装置（4）包括PSA净化装置和/或膜分离装置。

9.根据权利要求2所述的燃料电池一体化供能系统，其特征在于，还包括控制模块，所述反应器（1）、所述气体后处理装置和所述气路分配装置（3）均与所述控制模块信号连接，所述控制模块控制所述反应器（1）工作、控制所述第一出气气路、所述第二出气气路和所述第三出气气路的通断。

10.根据权利要求1所述的燃料电池一体化供能系统，其特征在于，还包括第四控制阀和第五控制阀，所述第四控制阀控制所述燃料催化重整反应器（103）的进料流量，所述第五控制阀控制所述燃料催化燃烧反应器（102）的进料流量。

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【技术特征摘要】

1.一种燃料电池一体化供能系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求2所述的燃料电池一体化供能系统，其特征在于，所述燃料电池设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：史翊翔，李爽，王昱瑞，王冬冬，任建英，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：

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