[发明专利]一种氨-氢-电一体化便携式发电设备

说明书

本发明公开了一种氨‑氢‑电一体化便携式发电设备，包括燃料部、空气部和供电控制部，燃料部包括依次通过管道连接的液氨罐、减压阀、干燥管、流量阀、氢气换热器的壳程、截留气换热器的壳程、催化分解炉、空气换热器的管程、氢气膜分离设备、氢气换热器的管程和PEM燃料电池的阳极；空气部包括依次通过管道连接的空气过滤器、空气换热器的壳程、进气泵和PEM燃料电池的阴极；供电控制部包括锂电池、变压设备和电子控制单元，锂电池和PEM燃料电池均与变压设备电连接；变压设备分别与催化分解炉和进气泵电连接；减压阀和流量阀分别与电子控制单元电连接，电子控制单元与变压设备电连接。本发明兼顾了紧凑便携、零碳排放、高能量转化率和高使用寿命。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，更具体的说是涉及一种氨-氢-电一体化便 携式发电设备。

背景技术

目前发电设备多为柴油、汽油发电机，而化石能源作为一种不可再生资 源，会不可避免的枯竭。并且这类发电机会造成大量的碳排放，造成环境污 染和温室效应。氢能作为一种可再生的清洁资源，凭借其零碳排放和零污染 的优良特性，得到了越来越多的关注。

传统便携式发电设备的能量利用率很低，这使得这类设备在使用过程中 能源浪费严重；燃料电池的能量利用率较高，但碱性燃料电池要求使用纯氧 作为氧化剂，而熔融碳酸燃料电池、固态氧燃料电池要求较高的工作温度， 均不适合作为便携式发电设备；而质子交换膜燃料电池(PEM燃料电池)兼 具了高能量转化率和低工作温度，是适用于便携式发电设备的理想材料。

但是，氢气在液化、储存、运输等各个环节均易燃易爆，用作PEM燃料 电池的直接燃料时，技术十分复杂且不成熟。氢气在1.142MPa，32K的环境 下才会液化，并且需要使用特殊金属材料储存液氢，才能避免氢脆现象的发 生，氨气作为一种优良的氢原子载体，其载氢能力高于甲烷，并且单位体积 液氨含氢量高于液氢，是一种理想的储氢物质，但目前氨分解活化能较高， 在流量较大、使用分解性能较好的催化剂情况下，氨的完全分解温度仍高于 500℃，这对氨分解及提纯设备的结构和热稳定性提出了较高要求，提纯设备 工作温度过高，也会降低提纯效果和使用寿命。

因此，提供一种氨-氢-电一体化便携式发电设备，以保证氢气分离纯度和 设备使用寿命是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种氨-氢-电一体化便携式发电设备，以解决现 有发电设备能量转化率低、发电过程中产生大量二氧化碳及使用PEM燃料电 池时氢气储运成本过高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种氨-氢-电一体化便携式发电设备，包括：

燃料部，所述燃料部包括依次通过管道连接的液氨罐、减压阀、干燥管、 流量阀、氢气换热器的壳程、截留气换热器的壳程、催化分解炉、空气换热 器的管程、氢气膜分离设备、所述氢气换热器的管程和PEM燃料电池的阳极；

空气部，所述空气部包括依次通过管道连接的空气过滤器、所述空气换 热器的壳程、进气泵和所述PEM燃料电池的阴极；

供电控制部，所述供电控制部包括锂电池、变压设备和电子控制单元， 所述锂电池和所述PEM燃料电池均与所述变压设备电性连接；所述变压设备 分别与所述催化分解炉和所述进气泵电性连接；所述减压阀和所述流量阀分 别与所述电子控制单元电性连接，所述电子控制单元与所述变压设备电性连 接。

通过采取以上方案，本发明的有益效果为：