甲酸制氢燃料电池供电系统的制作方法

本发明涉及可再生能源，具体涉及甲酸制氢燃料电池供电系统。

背景技术：

1、随着石化能源的衰竭、环境污染的加剧和全球气候的不断变暖，引起全球的关注，并不断的寻求适合社会发展的新能源。随着各类新能源和新型的储能装置诞生，对社会的应用起到一定辅助作用。随着氢能快速崛起，各类制氢系统跨区域开始示范应用，甲酸作为行业制氢应用原料之一，甲酸价格低廉、来源广泛，目前工业上，甲酸主要通过甲醇羰化合成的甲酸甲酯水解制取。甲酸毒性较低、常温常压为液态、性质稳定、不易燃烧、运输和储存安全方便,是一种极具潜力的化学储氢材料。

2、相关技术中，氢能供电不足以满足现有的供电需求，应用空间有限，安装分布面积较大，且容量较小。氢能供电在应用过程中，其稳定性和成本可持续性很难保障，受到环境条件的限制很大，因此很难将氢能供电大范围进行推广使用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种甲酸制氢燃料电池供电系统，以解决现有氢能供电的稳定性和成本可持续性不能满足供电需求的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种甲酸制氢燃料电池供电系统，系统包括：依次连接的储液模块、重整制氢模块、储氢模块与发电模块：

3、储液模块，用于储存甲酸，将甲酸供液至重整制氢模块；

4、重整制氢模块，用于将甲酸催化裂解，生成氢气；

5、储氢模块，用于存储氢气，并为发电模块提供氢气；

6、发电模块，用于利用氢气进行氧化还原反应，产生电能。

7、在本发明中，通过采用甲酸为原料，应用甲酸重整制氢进行发电，具有占地面积较小，不易受到环境条件的影响的特点，可以稳定持续地进行电力输出，稳定性和兼容性较强，而且由于氢气发电只排放出少量二氧化碳和水，对环境友好，有利于环境保护。系统采用模块化设计，采用各模块集成装配模块，搬运方便，组装快速。通过多能源融合互补，自身功耗低，设备启动快，不易受地域环境影响，可以作为应急供电或长期供电，能够持续稳定地进行电力输出，稳定性和利于环境保护。

8、在一种可选的实施方式中，系统还包括：太阳能模块，太阳能模块分别与重整制氢模块及储氢模块相连，用于为重整制氢模块提供催化裂解所需的热能，并对储氢模块进行热量平衡管理。

9、在该方式中，通过设置太阳能模块，为系统启动供应热能，并调整系统运行中的热管理，进一步降低了系统的运行成本，提高了产氢、储氢效率。

10、在一种可选的实施方式中，太阳能模块，包括：光热模块与光伏模块：

11、光热模块内设置有盘管，盘管内注入有防冻液，用于在储氢模块进行储氢时吸收储氢模块吸氢放出的热量，在储氢模块进行放氢时为储氢模块提供热量；

12、光伏模块，用于将光能转化为电能。

13、在该方式中，通过光热模块为储氢模块进行热平衡管理，减少了吸氢过程中对热量的浪费，避免了放氢过程中对热量的进一步消耗，同时可以减缓系统的耗损。通过光伏模块生产电能，为系统启动提供电能的同时，还可以为应急状况下的负载提供电能，保证电力供应不中断。

14、在一种可选的实施方式中，系统还包括：控制模块，控制模块分别与储液模块、重整制氢模块、储氢模块、发电模块与太阳能模块相连，用于监测储氢模块中氢气含量，在储氢模块中氢气含量低于预设值时，控制重整制氢模块启动制氢，并控制太阳能模块进行供热及供电。

15、在该方式中，控制模块通过对各个模块工作状态的检测、采集运作，保证电力的输出，在储氢不足时，及时控制制氢，保障电力供应不断供，进一步提高了系统的电力供应稳定性。

16、在一种可选的实施方式中，重整制氢模块，包括：依次连接的重整反应器、液体过滤装置、冷凝器、甲酸过滤装置与干燥模块：

17、重整反应器的进液口与储液模块相连，用于利用光热模块对储液模块输送的甲酸进行升温催化裂解，产生升温后的富氢气体，重整反应器的输出端与液体过滤装置连接，将升温后的富氢气体输送至液体过滤装置；

18、液体过滤装置的输入端与重整反应器相连，用于过滤去除升温后的富氢气体中的残余液体，液体过滤装置的输出端与冷凝器相连，将滤去残余液体的升温后的富氢气体输送至冷凝器；

19、冷凝器包括气体腔，气体腔的进气端与液体过滤装置输出端相连，用于将液体过滤装置输送的滤去残余液体的升温后的富氢气体进行冷却，得到冷却的富氢气体，气体腔的排气端与甲酸过滤装置相连，用于将冷却的富氢气体输送至甲酸过滤装置；

20、甲酸过滤装置的输入端与冷凝器相连，用于对冷却的富氢气体进行过滤，得到过滤后的富氢气体，甲酸过滤装置的输出端与干燥模块相连，用于将过滤后的富氢气体输送至干燥模块；

21、干燥模块与甲酸过滤装置相连，对过滤后的富氢气体进行干燥，得到干燥的富氢气体。

22、在该方式中，重整制氢模块通过应用甲酸重整制氢技术制取氢气，氢气可以随时制取，既节约了存储空间，而且使用方便，安全性较高。由储液模块为重整制氢模块供应原料，原料在重整制氢模块反应装置中高温裂解催化生成氢气，通过精准控制，副产氢经过冷凝降温，干燥除湿进入后续提纯模块，占地面积较小，不易受到环境条件的影响，可以稳定持续地进行电力输出，稳定性和兼容性较强，而且只排放出少量二氧化碳和水，对环境友好，有利于环境保护。

23、在一种可选的实施方式中，冷凝器还包括液体腔：液体腔的进液口与储液模块管路相连，利用在对滤去残余液体的升温后的富氢气体进行冷却的过程产生的热量，对储液模块输送的常温甲酸进行热交换，得到升温后的甲酸，液体腔的出液口与重整反应器管路相连，用于将升温后的甲酸输送至重整反应器。

24、在该方式中，通过采用冷凝器，对升温后的富氢气体与常温的甲酸进行热交换，对甲酸进行初步升温，便于后续对甲酸的高温裂解制氢，进一步提供了甲酸制氢效率。

25、在一种可选的实施方式中，系统还包括：提纯模块与集气罐，提纯模块的进气端与干燥模块相连，对干燥的富氢气体进行提纯，得到氢气与废弃氢，提纯模块的出气端分别与储氢模块和集气罐相连，用于将氢气冲入储氢模块，并将废弃氢排到集气罐；

26、集气罐的进气端与提纯模块相连，用于接收废弃氢，集气罐的出气端与重整制氢模块中的催化燃烧装置相连，用于利用废弃氢对重整反应器进行加热，以实现甲酸催化裂解。

27、在该方式中，通过对废弃氢进行回收后供给重整制氢模块中的催化燃烧装置，鼓风机输入空气一起进行催化燃烧加热，对废弃氢进行回收再利用，进一步提高了能源利用，节约了能耗。

28、在一种可选的实施方式中，储氢模块包括：并联连接的缓冲罐与金属储氢模块：

29、缓冲罐进气端与提纯模块相连，用于存储氢气，缓冲罐出气端与发电模块相连，为发电模块提供氢气；

30、金属储氢模块与提纯模块相连，在缓冲罐氢气存储饱和时，吸附氢气。

31、在该方式中，通过设置缓冲罐与金属储氢模块，对系统生成的氢气进行储存，保障了后续制氢过程的氢气不断供，为制氢过程提供了稳定的氢气供给。

32、在一种可选的实施方式中，控制模块还用于监测金属储氢模块的吸附状态，在金属储氢模块氢气吸附饱和时，在停止供电后，向重整制氢模块发送停止制氢信号，以控制重整制氢模块停止制氢。

33、在该方式中，通过控制模块对金属储氢模块进行控制，结合制氢系统，从根本上解决了系统应急启动问题，很好地解决了系统启动时间长，不能及时供应氢的问题，保证了电力及时稳定输出，并给系统启动争取了时间，保障了系统无间断供电。

34、在一种可选的实施方式中，系统还包括：储能模块：储能模块与发电模块进行并联，用于存储光伏模块产生的电能，在发电模块供电不足时，利用光伏模块产生的电能向负载进行供电。

35、在该方式中，通过光伏发电蓄电到储能模块，为系统启动提供电力，同时为应急输出电力供给负载，进一步保障了稳定持续的电力输出。