一种甲醇水自动调配机及其甲醇重整燃料电池系统的制作方法

本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种甲醇水自动调配机及其甲醇重整燃料电池系统。

背景技术：

甲醇重整制氢燃料电池是一种以甲醇重整反应生成的富氢气体作为燃料的燃料电池系统，甲醇经过一次转化生成氢气，氢气再进入质子交换膜燃料电池电堆发电。该架构利用了氢质子膜燃料电池电堆的高功率密度、高能效特点；同时，采用甲醇作为燃料电池输入能源，氢气即产即用，避免了氢气储存过程中的高压危险、运输过程中的效率低下及使用成本高等问题。与直接甲醇燃料电池相比，其能够满足大功率使用要求，弥补了dmfc功率低的问题。甲醇重整对甲醇水的品质要求比较高，如脱盐水氯离子含量需小于1ppm，电导率小于10μs/cm等，对于一般用户来讲，不容易快速取得和制备。

现有的甲醇水调配装置，在调配甲醇和水时，通常是根据甲醇和水的配比，将定量的甲醇和水同时混入调配桶，或者先将甲醇加入调配桶，再加入水，然而由于甲醇和水的密度不一致，甲醇和水难以快速的混合均匀，因此甲醇水的品质难以保证，虽然市面上出现了通过增加混合泵，将甲醇和水进行混合，但是增加了混合泵和相应的管路和部件，增加了成本，还增加了调配时间，导致调配效率降低。

技术实现要素：

针对现有技术的不足和缺陷，提供甲醇水自动调配机，体积小，结构紧凑，操作简单，甲醇和水能够混合均匀，保证了甲醇水的配比，而且降低了成本，缩短了调配时间，混合效果更佳，溶液整体均匀性更好。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案。

甲醇水自动调配机，包括调配桶和水喷出装置，所述调配桶上设有水入口、甲醇入口和甲醇水出口，甲醇通过甲醇入口进入调配桶内，所述水入口位于调配桶的底部，所述水喷出装置包括喷射管，水经水入口进入调配桶内，所述喷射管设置于调配桶内，所述喷射管一端设有与所述水入口连通的进液口，所述喷射管的另一端连接有喷射头，所述喷射头上设有出液口，所述喷射管内设有与进液口、出液口连通的中空内腔，所述中空内腔滑动设有阀芯，所述阀芯设有轴向贯穿的通孔，所述喷射管前部的外周壁上设有多个辅助出液喷口；所述阀芯设有多个径向贯通的与辅助出液喷口配合的分流孔，所述喷射管的中空内腔内设有弹簧，阀芯与喷射头之间设有弹簧，所述弹簧一端抵设于阀芯，所述弹簧另一端抵设于喷射头。

本发明的有益效果为：本发明的调配机，工作时，先将预先设定的定量甲醇通过甲醇入口通入调配桶内，再将预先设定的定量水经水入口进入调配桶内，水入口喷出的水，通过喷射管的进液口进入喷射管内，再经出液口喷出，而且在水进入前期，为了提高混合速度，使水的进入量较大，因此喷出的水流量和压力较大，会推动阀芯压缩弹簧移动，此时，水能够经分流孔、辅助出液喷口喷出，水同时经出液口和辅助出液喷口喷出至调配桶内，能够使得水能够从多个方向与调配桶内的甲醇进行混合，使得甲醇和水能够混合均匀，而且水从辅助出液喷口和出液口喷出时的速度均较快，因此能够在调配桶内的甲醇中移动较远，避免水集中在辅助出液喷口和出液口喷出，保证了甲醇和水能够混合均匀，此外，由于由于水进入前期，调配桶内大部分为甲醇，通过水从多个方向进入调配桶内，能够加快甲醇和水的混合，在水进入后期，为了保证水的进入量精准，此时使水的进入量较小，因此喷出的水流量和压力较小，阀芯在弹簧的作用下复位，使得辅助出液喷口被阀芯关闭，此时水仅从出液口喷出与甲醇混合，通过将水能够集中从出液口喷出，保证了水的喷出速度，水能够调配桶内移动较远，避免水集中出液口处，使得水和甲醇混合均匀，而且无需混合泵，降低了成本，水在进入调配桶内的时候，便会与甲醇混合，无需混合泵后续的混合，缩短了调配时间，混合效果更佳，溶液整体均匀性更好。

作为本发明的一种改进，所述喷射管上的进液口呈从外至内直径逐渐减小的锥形腔。通过上述改进，可以起到很好的增速的效果，水喷出的效果更好。

作为本发明的一种改进，所述喷射头包括连接座和设置于连接座上的出液口，所述连接座内形成有将喷射管的中空内腔与出液口连通的出液通道。通过上述改进，使得水与甲醇的混合效果更好。

作为本发明的一种改进，所述连接座与所述喷射管的前端通过螺纹连接，且所述连接座与所述喷射管的前端面处安装有密封圈。通过上述改进，便于连接座与喷射管的连接。

作为本发明的一种改进，所述甲醇水出口还连接有去离子器。通过上述改进，以过滤甲醇水中的杂质。

作为本发明的一种改进，还包括甲醇过滤器和第一电磁阀，甲醇依次经过甲醇过滤器、第一电磁阀再通过甲醇入口进入调配桶内。通过上述改进，从而过滤掉甲醇中的杂质。

作为本发明的一种改进，还包括水处理器和第二电磁阀，自来水依次经过水处理器、第二电磁阀再通过水入口进入调配桶内。通过上述改进，过滤水中的杂质以及去除水中的盐离子。

一种甲醇重整燃料电池系统，包括所述的甲醇水自动调配机。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的调配桶的内部结构示意图。

图3是本发明的喷射管与喷射头结构示意图(阀芯关闭)。

图4是本发明的喷射管与喷射头结构示意图(阀芯开启)。

图5是本发明的工作流程图。

图中，1、调配桶；1.1、水入口；1.2、甲醇入口；1.3、甲醇水出口；2、出料泵；3、喷射泵；4、甲醇过滤器；5、水处理器；6、去离子器；7、喷射管；7.1、进液口；7.2、阀芯；7.3、辅助出液喷口；7.4、分流孔；7.5、弹簧；8、喷射头；8.1、连接座；8.2、出液口；8.3、出液通道。

具体实施方式

结合附图对本发明进一步阐释。

参见图1至图5所示的一种甲醇水自动调配机，包括控制模块、水喷出装置和调配桶1，所述调配桶1上设有水入口1.1、甲醇入口1.2和甲醇水出口1.3，甲醇入口1.2位于调配桶1内的上方，甲醇通过管路经甲醇入口1.2进入调配桶1内，管路上设有甲醇过滤器4、第一电磁阀和输送泵3，甲醇先经甲醇过滤器4、再经第一电磁阀、输送泵通过甲醇入口1.2进入调配桶1内，通过设置甲醇过滤器4，甲醇进入甲醇过滤器4时，甲醇过滤器4能够将甲醇内的杂质过滤掉，保证甲醇的纯度，通过设置第一电磁阀，能够控制甲醇进入量，当甲醇进入调配桶1内的进入量达到预设量时，控制第一电磁阀关闭，使得甲醇不再进入调配桶1内，控制方便，而且控制精准，管路上还设有输送泵3,以便于将甲醇溶液泵送至调配桶1内。

所述水喷出装置包括喷射管7，所述水入口1.1位于调配桶1的底部，水通过水入口1.1进入调配桶1内，自来水通过管路经水入口1.1进入调配桶1内，管路上设有水处理器5和第二电磁阀，自来水先经水处理器5再经第二电磁阀进入调配桶1内，通过设置水处理器5，当自来水经过水处理器5时，水处理器5能够过滤水中的杂质以及去除水中的盐离子，保证水的纯度，而且水处理器5内置水泵，能够保证水能够被泵送至水喷出装置处，通过设置第二电磁阀，能够控制水进入量，当水进入调配桶1内的进入量达到预设量时，控制模块控制第二电磁阀，使得水不再进入调配桶1内，控制方便，而且控制精准。

所述喷射管7设置于调配桶1内，所述喷射管7一端设有与所述水入口1.1连通的进液口7.1，所述喷射管7的另一端连接有喷射头8，所述喷射头8上设有出液口，所述喷射管7内设有与进液口7.1、出液口连通的中空内腔，所述中空内腔滑动设有阀芯7.2，所述阀芯7.2设有轴向贯穿的通孔，所述喷射管7前部的外周壁上斜向设有多个辅助出液喷口7.3，辅助出液喷口7.3斜向设置，使得水喷出的效果更好，所述阀芯7.2设有多个径向贯通的与辅助出液喷口7.3配合的分流孔7.4，所述喷射管7的中空内腔内设有弹簧7.5，阀芯7.2与喷射头8之间设有弹簧7.5，所述弹簧7.5一端抵设于阀芯7.2，所述弹簧7.5另一端抵设于喷射头8。

所述甲醇水出口1.3连接有出料泵2和和去离子器6，所述甲醇水出口1.3依次连接有去离子器6和出料泵2，通过出料泵2便于将调配桶1内调配好的甲醇水输送出外界，进行出料，通过设置去离子器6，能够过滤甲醇水中的杂质，保证了甲醇水的纯净度，而且去离子器6设置于出料泵2前，使得甲醇水先经过去离子器6过滤后再经过出料泵2，使得避免甲醇水内的杂质进入出料泵2内而影响出料泵2的性能。

所述控制模块为单片机，控制模块分别与第一电磁阀、第二电磁阀、电性连接以控制所述第一电磁阀、第二电磁阀的动作。

本发明的调配机，工作时，先将预先设定的定量甲醇通过甲醇入口1.2通入调配桶1内，再将预先设定的定量水经水入口1.1进入调配桶1内，水入口1.1喷出的水，通过喷射管7的进液口7.1进入喷射管7内，再经出液口喷出，而且在水进入前期，为了提高混合速度，使水的进入量较大，因此喷射泵3喷出的水流量和压力较大，会推动阀芯7.2压缩弹簧7.5移动，此时，水能够经分流孔7.4、辅助出液喷口7.3喷出，水同时经出液口和辅助出液喷口7.3喷出至调配桶1内，能够使得水能够从多个方向与调配桶1内的甲醇进行混合，使得甲醇和水能够混合均匀，而且水从辅助出液喷口7.3和出液口喷出时的速度均较快，因此能够调配桶1内甲醇中移动较远，避免水集中在辅助出液喷口7.3和出液口喷出，保证了甲醇和水能够混合均匀，此外，由于由于水进入前期，调配桶1内大部分为甲醇，通过水从多个方向进入调配桶1内，能够加快甲醇和水的混合，在水进入后期，为了保证水的进入量精准，此时使水的进入量较小，因此喷射泵3喷出的水流量和压力较小，阀芯7.2在弹簧7.5的作用下复位，使得辅助出液喷口7.3被阀芯7.2关闭，此时水仅从出液口喷出与甲醇混合，通过将水能够集中从出液口喷出，保证了水的喷出速度，水能够调配桶1内移动较远，避免水集中出液口处，使得水和甲醇混合均匀。而且无需混合泵，降低了成本，水在进入调配桶内的时候，便会与甲醇混合，无需混合泵后续的混合，省去了循环管路和相应的控制组件，节约了成本，缩小了体积，水进入的同时便能直接与甲醇进行混合，省去了混合步骤，缩短了调配时间，混合效果更佳，溶液整体均匀性更好。

由于在加入水时，如果水一直以较大流量进入调配桶1内时，则容易导致进入量不易控制，造成水和甲醇的比例误差较大，如果水一直以较小流量进入调配桶1内时，则导致调配时间较长，因此通过先大流量加入水，临近设定量时，再小流量加入水，既能保证调配速度，又能保证水的进入量，保证水和甲醇的配比。

此外，由于水进入前期，调配桶1内大部分为甲醇，通过水从多个方向进入调配桶1内，能够加快甲醇和水的混合，在水进入后期，为了保证水的进入量精准，此时使水的进入量较小，因此喷射泵3喷出的水流量和压力较小，阀芯7.2在弹簧7.5的作用下复位，使得辅助出液喷口7.3被阀芯7.2关闭，此时水仅从出液口喷出与甲醇混合，通过将水能够集中从出液口喷出，保证了水的喷出速度，水能够调配桶1内移动较远，避免水集中出液口处，而且在水进入后期，由于此时调配桶1内为水和甲醇混合均匀后的水，关闭辅助出液喷口7.3，不会影响水的混合效果，使得水和甲醇混合均匀。而且本发明的调配机，无需增加混合泵进行混合，省去了循环管路和相应的控制组件，节约了成本，缩小了体积，水进入的同时便能直接与甲醇进行混合，省去了混合步骤，调配耗时较短，而且混合效果好。

作为本发明的一种改进，所述喷射管7上的进液口7.1呈从外至内直径逐渐减小的锥形腔。通过上述改进，可以起到很好的增速的效果，水喷出的效果更好。所述喷射头8包括连接座8.1和设置于连接座8.1上的多个出液口8.2，连接座8.1与所述喷射管7的前端通过螺纹连接，连接方便，且所述连接座8.1与所述喷射管7的前端面处安装有密封圈，保证了密封性良好，水不易从连接座8.1与喷射管7直接泄露，所述连接座8.1内形成有将喷射管7的中空内腔与出液口8.2连通的出液通道8.3，使得水能够从多个方向进入调配桶1内与甲醇进行混合，使得水与甲醇的混合效果更好。

本发明还包括一种甲醇重整燃料电池系统，应用有所述甲醇水自动调配机，将所述甲醇水自动调配机调配好的甲醇水作为燃料，进行发电。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。