本技术涉及一种高效启动的氨氢燃料电池系统,主要由氢气瓶、氨气瓶、自热式氨分解反应器、换热器、吸附系统、燃料电池和燃烧器组成。该系统通过氨气瓶与自热式氨分解反应器的氨气入口连接,实现快速启动和高效运行。
背景技术
燃烧化石燃料导致的环境污染和日益严重的能源危机激发了人们对清洁可持续能源的渴求。在所有替代能源中,氢能以优异的能量密度和环境友好性被公认为最有前景的“未来能源”。随着燃料电池技术的发展,进一步促使氢能成为清洁能源中的热点。然而,氢气输送成本高且安全系数低等因素严重阻碍了氢能的应用。因此,通过储氢体运送至现场进行现场制氢的路线受到了关注,在甲醇、甲烷和氨气等储氢体中,氨气具有液化条件温和并且零碳排放等优势。因此,以氨气为储氢体进行储存和运输,再通过氨分解制取氢,最后通过燃料电池进行发电的这种方式具有较大的竞争力。针对该技术路线,专利CN116706165、CN116314975和CN116053538均有公开不同的氨氢燃料电池发电装置技术路线,但是仍然存在以下问题:(1)结构复杂,零部件繁多,导致设备成本高;(2)设备体积和质量较大,在运送过程极易出现管阀件松动,不利于搬运和安装。(3)设备从冷态到启机发电的时间较长,一般需要2-3小时,不利于应急电源的快速供电的诉求。中国专利CN118248897A公开了一种间接氨固体氧化物燃料电池系统,包括氨气气瓶、自热式氨分解反应器、氢气分离器、储氢罐、第一换热器、第二换热器、电堆、补燃器、风机、尾气处理装置以及多个阀门;自热式氨分解反应器具有自热式氨分解反应器的催化通道和燃烧通道。通过自热式反应器制备并储存氢气,并且对高温尾气中的热量对燃料气体、空气和电堆进行预热,来实现快速预热启动;然而该系统部件数量多,结构复杂,运行过程中需要采用对氢气进行制备、储存及运输,存在一定安全隐患且通过尾气余热对燃料电池进行预热来实现启动的方式对温度依赖性大且启动速度不快;应用场景有限。
实现思路