一种甲醇制氢耦合燃料电池的分布式能源系统及运行方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112349937A(43)申请公布日2021.02.09(21)申请号202011271325.5(22)申请日2020.11.13(71)申请人东方电气集团东方锅炉股份有限公司地址643001四川省自贡市自流井区五星街黄桷坪路150号(72)发明人杨枨钧李维成韦耿张定海杨锦周旭陈虹胡世磊胡洋(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214代理人李想(51)Int.Cl.H01M8/0612(2016.01)H01M8/04664(2016.01)H01M8/04992(2016.01)权利要求书2页说明书9页附图1页(54)发明名称一种甲醇制氢耦合燃料电池的分布式能源系统及运行方法(57)摘要本发明公开了一种甲醇制氢耦合燃料电池的分布式能源系统，属于甲醇制氢和氢燃料电池应用的技术领域，包括：原料存储子系统，用于对甲醇和甲醇水溶液进行储存；高纯氢气制备子系统，用于产生高纯氢气并向外提供氢气冷却水；燃料电池子系统，分别通过氢气冷却水管路和高纯氢气管路连通至高纯氢气制备子系统；供电控制子系统，通过电连接至燃料电池子系统；可编程控制子系统，所述可编程控制子系统连接有远程控制终端，且可编程控制子系统分别与原料存储子系统、高纯氢气制备子系统、燃料电池子系统和供电控制子系统电连接，以达到实现甲醇的高效利用、高纯氢气的制备以及燃料电池高效稳定供电，实现系统的可靠性、安全性和可操作性。CN112349937ACN112349937A权利要求书1/2页1.一种甲醇制氢耦合燃料电池的分布式能源系统，其特征在于，该分布式能源系统包括：原料存储子系统，用于对甲醇和甲醇水溶液进行储存；高纯氢气制备子系统，分别通过甲醇管路和甲醇水溶液管路连通至原料存储子系统，且产生高纯氢气并向外提供氢气冷却水；燃料电池子系统，分别通过氢气冷却水管路和高纯氢气管路连通至高纯氢气制备子系统；供电控制子系统，通过发电电路电连接至燃料电池子系统；可编程控制子系统，所述可编程控制子系统连接有远程控制终端，且可编程控制子系统分别与原料存储子系统、高纯氢气制备子系统、燃料电池子系统和供电控制子系统电连接。2.根据权利要求1所述的甲醇制氢耦合燃料电池的分布式能源系统，其特征在于，所述分布式能源系统还包括：与可编程控制子系统电连接的余热利用子系统，所述余热利用子系统设有外部冷却水入口管路、空气入口管路、热空气出口管路、热水出口管路和烟气排空管路；所述余热利用子系统通过氢气冷却水入口管路、热烟气管路和催化燃烧用空气管路连通至高纯氢气制备子系统，通过电堆冷却水管路与燃料电池子系统连通。3.根据权利要求1所述的甲醇制氢耦合燃料电池的分布式能源系统，其特征在于，所述高纯氢气管路包括：氢气缓冲罐，所述氢气缓冲罐通过氢气缓冲罐入口管路和氢气缓冲罐出口管路分别与高纯氢气制备子系统和燃料电池子系统连通，且氢气缓冲罐还设有缓冲罐放空管路。4.根据权利要求3所述的甲醇制氢耦合燃料电池的分布式能源系统，其特征在于，所述分布式能源系统还包括：惰性气体瓶组，所述惰性气体瓶组设有多个惰性气体吹扫管路，且各个惰性气体吹扫管路分别连通至原料存储子系统、甲醇管路、甲醇水溶液管路和氢气缓冲罐；所述原料存储子系统包括甲醇储罐和甲醇水溶液储罐，所述甲醇储罐和甲醇水溶液储罐的顶部分别连通有所述惰性气体吹扫管路。5.根据权利要求1所述的甲醇制氢耦合燃料电池的分布式能源系统，其特征在于，所述分布式能源系统还包括：与可编程控制子系统通信连接的安全保护子系统，所述安全保护子系统包括甲醇泄漏连锁报警装置、氢气泄漏连锁报警装置、高温火灾连锁报警装置和CO2灭火装置，当甲醇泄漏连锁报警装置、氢气泄漏连锁报警装置和高温火灾连锁报警装置报警时，通过CO2灭火装置喷射CO2。6.一种甲醇制氢耦合燃料电池的分布式能源系统的运行方法，其特征在于，该运行方法应用于如权利要求2-5任意一项所述的甲醇制氢耦合燃料电池的分布式能源系统，该运行方法包括：S1：启动供电控制子系统，通过供电控制子系统可编程控制子系统供电；S2：可编程控制子系统控制原料存储子系统、高纯氢气制备子系统、燃料电池子系统和余热利用子系统启动；2CN112349937A权利要求书2/2页S3：可编程控制子系统依据外界条件确定余热利用子系统的运行方式；S4：待余热利用子系统运行正常后，甲醇和甲醇水溶液进入高纯氢气制备子系统中制备高纯氢气；S5：高纯氢气进入燃料电池子系统，并通过燃料电池子系统产生直流电；S6：经过供电控制子系统将直流电转变为交流电，交流电为分布式能源系统内部和外部的设备供电。7.根据权利要求6所述的甲醇制氢耦合燃料电池的分布式能源系统的运行方法，其特征在于，所述步骤S5中，高纯氢气先进