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水氢发电机多少千瓦,结构怎么样的

来源:开户送38体验金不限id 编辑:James&Ani 时间:2018-12-21 08:25:01

水氢发电机的原理,据媒体报道是用甲醇(或者乙醇)重整制氢,然后驱动质子膜燃料电池发点,这是制氢工艺和技术与燃料电池的结合使用。那么水氢发电机能够提供多少千瓦的电力呢,这要看水氢发电机的结构以及燃料电池的情况。

水氢发电机多少千瓦,结构怎么样的

■水氢发电机的类型及原理

以甲醇、乙醇为代表的液体醇类易于储存和输运,非常适合于分布式、可移动的小型制氢装置,在用于与燃料电池匹配构成完整的分布式能源系统方面有特殊的优势。

甲醇制氢+燃料电池系统目前存在两种设计,即外部重整和内部重整。

典型的外部重整系统包含燃烧炉、气化室、重整室和CO转化炉(图11-24):小部分燃料通过燃烧提供热量来对甲醇和水的混合溶液进行气化;接着气化后的样品进入重整室进行重整反应;随后,在CO转化炉中除掉产物气中的CO;最后,通过变压吸附的方式或者金属膜分离的方式纯化氢气,用于燃料电池。Aⅸ CellSys公司开发了外部甲醇重整制氢与 HT-PEMFC结合的系统,结果表明,该系统能最大提供0.2W/cm2的电力,是利用纯氢过程一半的效率。

典型的醇类制氢与燃料电池外部重整过程图

图11-24典型的外部重整过程图

内部重整过程将甲醇重整制氢过程和燃料电池部分高效结合在起,主要涉及它们两者间的热量和物质的交换。Li等报道了在180~260°C下的内部重整过程,使用 HT-PEMFC,在重整单元使用149g商业的 Cul/ZnO/Al2O3催化剂,在约200℃时,甲醇的转化率接近100%,同时氢气的产率为400L(hkg催化剂),CO体积分数低于0.2%,该温度下能较好地平衡氢气产率与CO浓度间的关系。在205℃,该装置在0.5V能够提供1.3A/cm2的电流密度,即具有650MW/cm2的功率密度。 Avgouropoulos等在内部重整过程使用ADVENT Technologies公司生产的 HT-PEMFC(图11-25),使用Cu基重整催化剂,在200℃时,重整得到的氢气能够保证该电池在600mV提供0.2A/cm的电流密度。但是,未反应的少量甲醇(约5%)会使得电池的性能快速下降,转换成纯氢进样后,性能得到缓慢的恢复。许多硏究组提供了完整的小型乙醇制氢-燃料电池方案,德国美因兹微技术研究所在2010年与意大利工程公司 Rosetti marino合作研发了一套50kW级的乙醇制氢系统(图11-26),包括10bar操作的乙醇重整器、水气变换器、变压吸附和换热器、蒸发器、燃烧器等单元,并进行了1000h的长期验证性运行,其中采用微通道技术强化换热使装置小型化。

Avgouropoulos等在内部重整过程使用ADVENT Technologies公司生产的 HT-PEMFC

Aicher等建立了一个基于ATRE的完整制氢系统(图11-27),该系统包括自热重整器,高低温水气变换反应器以及选择性甲烷化反应器,从该套系统中可以得到CO浓度小于10×10的 -6次方的氢气,这些氢气可以直接用于燃料电池。

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■水氢发电机功率

1、90W的水氢发电机

schm等在GHSV约5440h-1,EtOH:H2O=3和约900℃的条件下(反应器示意图如图11-13所示)进行乙醇重整制氢反应,采用催化甲烷燃烧的方式为反应供热。乙醇的转化率超过99%,反应器经过长达100h的稳定性实验显示没有明显的失活现象,平均从1mol乙醇中可以获得4.7mol的氢气。原料的接触时间为约100ms,产品气中H2/CO的比值为5。通过将产品气通过反应器的WGS扩展反应区进行WGS反应,在EtOH:H2O=4的条件下,产品气中H2/CO的比值可以提高到30,所获得的气体可以供约90W的燃料电池使用

2、50kW级的水氢发电机乙醇制氢系统

Li等报道了在180~260°C下的内部重整过程,使用 HT-PEMFC,在重整单元使用149g商业的 Cul/ZnO/Al2O3催化剂,在约200℃时,甲醇的转化率接近100%,同时氢气的产率为400L(hkg催化剂),CO体积分数低于0.2%,该温度下能较好地平衡氢气产率与CO浓度间的关系。在205℃,该装置在0.5V能够提供1.3A/cm2的电流密度,即具有650MW/cm2的功率密度。 Avgouropoulos等在内部重整过程使用ADVENT Technologies公司生产的 HT-PEMFC(图11-25),使用Cu基重整催化剂,在200℃时,重整得到的氢气能够保证该电池在600mV提供0.2A/cm的电流密度。但是,未反应的少量甲醇(约5%)会使得电池的性能快速下降,转换成纯氢进样后,性能得到缓慢的恢复。许多硏究组提供了完整的小型乙醇制氢-燃料电池方案,德国美因兹微技术研究所在2010年与意大利工程公司 Rosetti marino合作研发了一套50kW级的乙醇制氢系统(图11-26),包括10bar操作的乙醇重整器、水气变换器、变压吸附和换热器、蒸发器、燃烧器等单元,并进行了1000h的长期验证性运行,其中采用微通道技术强化换热使装置小型化。

标签:氢能源汽车   原理  专家学者

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