氢能专利库

本发明涉及一种用于燃料电池的氢气制备‑提纯系统，属于氢气制储技术领域，解决了现有技术中甲醇重整含氢气体氢气收率低、净化效果差、能效低、控制难度大的问题。所述系统包括原料供给模块、热箱模块、PROX净化模块、空气模块和烟气处理模块；所述热箱模块包括高温保温箱和设置在所述高温保温箱内部的催化燃烧器、重整器和选择甲烷化净化器。本发明系统各工段排列不仅提高氢气品质，还满足温度从高到低的排序，利用温度和换热的关系，充分利用系统能量；将甲醇和水单独输入，实时调整分别用于燃烧和重整的甲醇比例，通过燃烧热量控制重整和CO甲烷化净化的温度，还能随时调整甲醇溶液浓度，共同提高甲醇重整氢气收率至90％，降低CO浓度至0.2ppm以下，提高能效，降低系统控制难度。

本发明提供了一种燃料电池双极板优化设计方案，涉及燃料电池技术领域，以解决现有燃料电池发电性能较低的技术问题。该燃料电池双极板，包括两个单板，单板的第一表面设置有进气区、分配区以及反应区，进气区包括多个第一流道，分配区包括多个第二流道，反应区包括多个第三流道，每个第一流道通过相应第二流道与至少一个第三流道连通；第二流道的底面与单板的第一表面具有第二间距，第三流道的底面与单板的第一表面具有第三间距，其中，第二间距大于第三间距；单板的第一表面为朝向质子交换膜的表面。该燃料电池双极板可以提高燃料电池的发电效率。

本发明公开了一种金属改性燃料电池用碳纸及其制造方法，包括如下步骤：1)将碳纸前驱体在加入氢化钛粉的浸渍液中进行浸渍；2)将经过浸渍后的碳纸前驱体进行干燥；3)将干燥后的碳纸前驱体夹持在石墨板材中间并放入烧结炉中进行气体热压；4)气体热压结束后释放炉腔气体，并在正压环境下以预定升温速度将烧结炉升温至预定温度；5)经过步骤4)后在烧结炉中按照顺序进行碳化和石墨化处理。本发明通过对碳纸前驱体进行浸渍掺杂氢化钛粉以及热压处理，使氢化钛分解成金属钛和氢气，氢气的逃逸会在包裹氢化物粉的树脂中形成微孔，从而提高碳纸透气性，金属钛在高温下会和碳元素发生化学反应生成碳化物，提高了和碳纤维的结合力并提高了导电性。

本发明提供了一种燃料电池运行系统及方法，涉及燃料电池技术领域，以解决甲醇水蒸气重整制氢能效低的技术问题。该甲醇制氢系统用于常温燃料电池的气源，制氢系统包括制氢单元以及用于对重整气进行CO净化的净化单元，制氢单元包括汽化重整装置和用于为汽化重整装置提供热源的燃烧装置；通过相应管路，汽化重整装置的重整气出口分别与净化单元、燃烧装置的燃料进口连接；当制氢系统处在启动模式，重整气出口与燃料进口连通；当制氢系统处在供气模式，重整气出口与净化单元连通。该甲醇制氢系统在启动模式，通过重整气出口与燃料进口连通，使得重整气作为燃料进行燃烧，从而减少燃料的用量，提高能效。

本发明涉及一种基于常温PEMFC的高效甲醇重整燃料电池发电系统，属于燃料电池技术领域。一种基于常温PEMFC的高效甲醇重整燃料电池发电系统，包括：甲醇溶液重整单元、高纯甲醇催化反应单元、燃烧烟气单元、空气单元、冷却单元、换热单元。本发明在保留常温PEMFC系统的功率密度高、结构紧凑、启动快速等优点的同时，兼备了高温HPEMFC系统的高稳定性、高整机效率和系统简化的特点，可拓展在更多领域和较高发电功率等级要求的环境下使用，同时具备了较好的低温存储和启动适应性。

本发明涉及一种基于常温PEMFC的高效甲醇重整燃料电池发电方法及系统，属于燃料电池技术领域。一种基于常温PEMFC的高效甲醇重整燃料电池发电方法，以甲醇溶液和高纯甲醇为输入，包括：甲醇溶液经重整、净化后直接通入燃料电池阳极；高纯甲醇进行催化燃烧反应，反应热用于甲醇溶液重整；空气经过增压、加湿后直接通入燃料电池阴极；冷却工质经过加压后用于燃料电池冷却。本发明在保留常温PEMFC系统的功率密度高、结构紧凑、启动快速等优点的同时，兼备了高温HPEMFC系统的高稳定性、高整机效率和系统简化的特点，可拓展在更多领域和较高发电功率等级要求的环境下使用，同时具备了较好的低温存储和启动适应性。

本发明公开了一种柔性三维多孔碳纸及其制备方法、燃料电池，该方法包括如下步骤：分散碳纳米管浆料、碳纤维浆料、石墨烯浆料和聚四氟乙烯浆料；按照碳纳米管浆料、碳纤维浆料、石墨烯浆料和聚四氟乙烯浆料质量比1：(1～10)：(0.1～10)：1.5混合形成碳纸混合浆料；将碳纸混合浆料加入到真空过滤装置中，静置后抽滤，抽干浆料形成柔性三维多孔碳纸样品；将柔性三维多孔碳纸样品真空干燥后，经过高温热处理形成柔性三维多孔碳纸。本发明制备的碳纸具有三维多孔结构、三维导电通道网络以及电池性能较高等特点。这种柔性三维多孔碳纸可以解决现有商业碳纸表面大孔多且不均匀、弯折易碎、工序繁杂，高温石墨化、能耗大等实际应用问题。

本发明公开了一种燃料电池系统的放电状态调控模块、控制系统及停机方法，该放电状态调控模块包括比较器、开关管和采样电阻，比较器的第一输入端分别与所述开关管的第一端和所述采样电阻的第一端连接，所述开关管的第二端与燃料电池系统的高电位端相连，所述开关管的第一端与所述采样电阻的第一端连接，所述采样电阻的第二端与所述燃料电池系统的低电位端相连，所述比较器的输出端与所述开关管的控制端连接；其中，所述比较器的第二输入端选择性地接入目标控制电压，通过控制所述开关管导通进而控制所述燃料电池系统放电程度。本发明通过放电状态控制模块可以控制燃料电池系统自动放电，防止燃料电池系统长时间工作在高电位导致耐久性下降问题。

本发明涉及一种二氧化碳催化加氢系统及方法，属于二氧化碳加氢催化技术领域，解决了现有技术中二氧化碳加氢催化产物成分复杂导致分离困难以及氢源多采用氢气导致成本高的问题。本发明提供的二氧化碳催化加氢系统包括固定床管式反应单元和供气单元，固定床管式反应单元内设有催化剂床层和加热部件，固定床管式反应单元设有进气管和出气管；出气管上设有气体成分检测部件；供气单元包括氩气罐、氢气罐、二氧化碳罐和烷烃罐；氩气罐、氢气罐、二氧化碳罐和烷烃罐分别通过第一支路、第二支路、第三支路和第四支路与进气管连通。本发明利用二氧化氢催化加氢系统实现了以烷烃为氢源的二氧化碳直接转化，并针对该转化过程设计了活化性能较好的催化剂。

本发明涉及一种金属燃料电池反应产物分离系统及分离方法，属于金属燃料电池技术领域，解决了现有金属燃料电池中反应产物分离困难导致电解液消耗量大、电池性能衰减快及造成辅助设备性能下降的问题。该系统包括金属燃料电池堆和电解液再循环回路，电解液再循环回路上依次设有反应产物分离装置和电解液泵；反应产物分离装置包括圆盘分离器，圆盘分离器包括电解液储槽和第一固态反应产物收集槽，电解液储槽内设有多个并联柱形分离圆盘，柱形分离盘的圆柱面由纳米吸附材料制成；柱形分离圆盘的柱形面上设有用于刮扫掉吸附的反应产物的第一刮泥板。本发明保证了进入电池的电解液为不饱和电解液，避免了沉淀颗粒的形成，提升了金属燃料电池的性能。

本发明涉及一种再循环金属燃料电池系统及其反应产物分离方法，属于金属燃料电池技术领域，解决了现有金属燃料电池中反应产物分离困难导致电解液消耗量大、电池性能衰减快及造成辅助设备性能下降等问题。该再循环金属燃料电池系统包括金属燃料电池和电解液再循环回路；电解液再循环回路上设有反应产物分离装置，反应产物分离装置用于吸附并分离电解液中的反应产物；金属燃料电池堆包括阳极反应物质入口、阳极反应物出口、阴极反应物质入口和阴极反应物出口。本发明能够连续高效的分离反应产物保证了进入电池的电解液为不饱和电解液，并且避免了沉淀颗粒的形成，大大提升了金属燃料电池的性能。

本发明涉及一种空冷式燃料电池温控系统和温控方法，属于温控技术领域，解决了现有空冷式燃料电池低温启动性能差、高温工作性能低和高功率时燃料电池温度均一性差的问题。本发明的空冷式燃料电池温控系统，包括：温控室，罩设在空冷式燃料电池阴极上方，能够对温控室内的空气进行加热或者制冷，加热或制冷后的空气被吹至所述阴极；控制单元，控制所述温控室工作，以调节温控室内的空气温度。本发明通过在空冷式燃料电池阴极上方设置温控室，对进入阴极的空气进行制冷或加热，以提高低温启动性能、高温时燃料电池的工作效率、燃料电池内部温度的一致性，同时降低对风机转速的要求，进而降低风机的工作噪声。

本发明涉及一种基于阻抗判断燃料电池内部水状态的方法及系统，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术中不能快速准确的判断燃料电池内阻和不能有效识别燃料电池内部水状态的问题。一种基于阻抗判断燃料电池内部水状态的方法，包括以下步骤：产生电流扰动或电压扰动信号给燃料电池，采集燃料电池的电压响应和电流响应，计算所述电压响应和电流响应的比值，得到阻抗；根据所述阻抗的幅角，调整所述扰动信号的频率，使所述幅角在设定阈值范围内，判定此时的阻抗为燃料电池内阻；根据所述燃料电池内阻，判断燃料电池内部水状态。实现了燃料电池内阻的快速准确识别以及燃料电池内部水状态的有效识别。

本发明公开了一种密闭空间用燃料电池的供氧装置以及供氧方法，属于燃料电池组件技术领域，解决了现有技术中供氧系统存在的储氧密度低、长期存储困难、安全性差、加注操作性差等问题。上述装置包括供氧单元、制氧单元和气体增压泵，燃料电池堆的阴极、气体增压泵和制氧单元构成气体回路，制氧单元与阴极进气口之间的连接管路上设有供氧单元，制氧单元内装有超氧化物。上述供氧方法为开启供氧单元，供氧单元中的氧气供入燃料电池堆的阴极中；阴极产生的气体通过气体增压泵增压后流入制氧单元；生成的氧气通过阴极进气口供入阴极。上述供氧装置和供氧方法可用于燃料电池供氧。

本发明涉及一种燃料电池电堆系统及启动方法，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术中的辅助启动措施升温不均匀，能量利用率低，系统红外特征差的问题。本发明的燃料电池电堆系统，包括第一燃料电池电堆和第二燃料电池电堆，第一燃料电池电堆的工作温度低于第二燃料电池电堆的工作温度，第一燃料电池电堆以一种以上的方式为第二燃料电池电堆的启动提供热量。本发明的燃料电池电堆启动方法，第一燃料电池电堆发生电化学反应产生的能量从进气、冷却循环和电加热三种方式，辅助启动第二燃料电池电堆。本发明实现了高温电池电堆的快速启动，而且电池温升均匀，系统能量利用率显著提高，红外特性好。

本发明为一种基于磁控流的金属空气燃料电池。它由金属空气燃料电池和附加的两块永久磁铁组成，电池正极极板和负极极板之间产生电场，两块磁铁之间产生磁场。在相互垂直的电场和磁场作用下，电池内电解液中的离子受电场力和洛伦兹力作用下而运动，在离子水合作用和电解液黏性作用下，离子带动电解液运动，从而形成电解液的定向流动，或加速反应产物远离电极表面。本发明中的基于磁控流技术可以减小电泵功率或消除电泵、增强电解液传质作用，提升电解液流动一致性、减弱电解液对电极催化层的冲刷，因此可提高电池工作效率和可靠性。