[发明专利]一种直接利用甲醇重整气的燃料电池系统及其工作方法

权利要求书

1.一种直接利用甲醇重整气的燃料电池系统，其特征在于，包括甲醇重整反应单元(1)、第一换热单元(2)、第一气液分离单元(3)、第二气液分离单元(4)、催化燃烧单元(5)、第二换热单元(6)、第三换热单元(8)、燃料电池单元(9)和混气装置(10)；

甲醇重整反应单元(1)的进口连接有甲醇进料管，甲醇重整反应单元(1)的出口与第一换热单元(2)的热侧进口连接，第一换热单元(2)的热侧出口与第一气液分离单元(3)的进口连接，第一气液分离单元(3)的气相出口与第二换热单元(6)的冷侧进口连接，第二换热单元(6)的冷侧出口与燃料电池单元(9)的阳极燃料进料口连接，燃料电池单元(9)的阳极尾气出口与催化燃烧单元(5)的进口连接，催化燃烧单元(5)的进口还连接有O₂进气管，催化燃烧单元(5)的出口与第二换热单元(6)的热侧进口连接，第二换热单元(6)的热侧出口与第二气液分离单元(4)的进口连接，第二气液分离单元(4)的气相出口与混气装置(10)的进口连接，混气装置(10)的进口还连接有空气进气管和CO₂进气管，混气装置(10)的出口与第三换热单元(8)的冷侧进口连接，第三换热单元(8)的冷侧出口与燃料电池单元(9)的阴极燃料进料口连接，燃料电池单元(9)的阴极尾气出口与第三换热单元(8)的热侧进口连接，第三换热单元(8)的热侧出口连接有阴极尾气排出管；第一气液分离单元(3)和第二气液分离单元(4)的液相出口均连接有冷凝水排出管。

2.根据权利要求1所述的直接利用甲醇重整气的燃料电池系统，其特征在于，第二换热单元(6)的冷侧出口与燃料电池单元(9)的阳极燃料进料口之间的连接管路上设有阳极气体流量检测及控制装置(12)，第三换热单元(8)的冷侧出口与燃料电池单元(9)的阴极燃料进料口之间的连接管路上设有阴极气体流量检测及控制装置(13)，空气进气管上设有空气流量检测及控制装置(14)，CO₂进气管上设有CO₂流量检测及控制装置(15)，第二气液分离单元(4)的气相出口与混气装置(10)的进口之间的连接管路上设有阳极尾气流量检测及控制装置(16)；阳极气体流量检测及控制装置(12)、阴极气体流量检测及控制装置(13)、空气流量检测及控制装置(14)、CO₂流量检测及控制装置(15)和阳极尾气流量检测及控制装置(16)均分别与系统的控制单元连接。

3.根据权利要求1所述的直接利用甲醇重整气的燃料电池系统，其特征在于，第二气液分离单元(4)的气相出口与混气装置(10)的进口之间的连接管路上设有压缩单元(7)。

4.根据权利要求3所述的直接利用甲醇重整气的燃料电池系统，其特征在于，压缩单元(7)进口前设有除沫装置。

5.根据权利要求1所述的直接利用甲醇重整气的燃料电池系统，其特征在于，第一换热单元(2)为气-液型换热器，第二换热单元(6)和第三换热单元(8)为气-气型换热器。

6.根据权利要求1所述的直接利用甲醇重整气的燃料电池系统，其特征在于，第一气液分离单元(3)和第二气液分离单元(4)的冷凝水出口均分别与第一换热单元(2)的冷侧入口连接。

7.根据权利要求6所述的直接利用甲醇重整气的燃料电池系统，其特征在于，甲醇重整反应单元(1)的出口与第一换热单元(2)的热侧进口之间的连接管路上设有温度检测装置，第一气液分离单元(3)和第二气液分离单元(4)的冷凝水出口与第一换热单元(2)的冷侧入口之间的连接管路上均分别设有流量检测及控制装置，温度检测装置和流量检测及控制装置均分别与系统的控制单元连接。

8.根据权利要求1所述的直接利用甲醇重整气的燃料电池系统，其特征在于，混合装置(10)内的壁面为圆滑曲面，混合装置(10)内设有扰流部件。