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申请/专利权人：武汉理工大学

摘要：本发明公开一种重整制氢氧燃料电池船舶余热综合利用系统，包括燃烧反应室、电堆、重整反应发生室和换热集热仓；燃烧反应室、电堆、重整反应发生室依次通过管道相连形成闭合循环。本发明采用三级换热方案，即：通过一级、二级以及三级换热盘管分别对重整制氢氧燃料电池的燃烧反应室、电堆以及重整反应发生室进行余热回收，并对换热集热仓产生的回流水进行逐级加热，在保证重整制氢氧燃料电池的正常运行的同时，能充分利用重整制氢氧燃料电池运行过程中产生的余热，并提高重整制氢氧燃料电池的工作效率。此外，重整反应产生的氢气以及未反应的水蒸气、氧气可以通过第三轴流风机重新回到燃烧反应室内，继续用于燃烧反应室内加热和电堆内发电。

主权项：1.一种重整制氢氧燃料电池船舶余热综合利用系统，其特征在于，包括：燃烧反应室、电堆、重整反应发生室和换热集热仓；其中，燃烧反应室、电堆、重整反应发生室依次通过管道相连形成闭合循环，并通过第一、第二以及第三轴流风机推动循环内混合气体流动；燃烧反应室设有甲醇水溶液进口、空气进口、重整反应产物回流口、燃烧产物出口以及一级换热盘管；燃烧反应室以甲醇泵控制甲醇水溶液通过甲醇水溶液进口进入燃烧反应室，以第一离心风机控制空气通过空气进口进入燃烧反应室，以第一轴流风机控制燃烧反应室内物质进入电堆反应；一级换热盘管与换热集热仓相连，由一级换热盘管控制燃烧反应室温度以防止温度过高，并将热量吸收到制换热集热仓；系统启动时，由燃烧反应室内火花塞点火燃烧甲醇蒸气加热燃烧反应室，促进燃烧反应室内的甲醇蒸气和水蒸气挥发；系统正常运行时，将重整反应产生的氢气燃烧为燃烧反应室提供热量促进甲醇蒸气和水蒸气挥发；电堆设有反应物进口、空气进口、增湿口、尾气出口以及二级换热盘管；燃烧反应室内物质通过反应物进口进入电堆，电堆以第二离心风机控制空气通过空气进口进入电堆，通过增湿口对电堆进行加湿保证电堆湿度在燃料电池运行的最佳湿度范围内，以第二轴流风机控制电堆反应后尾气通过尾气出口排出电堆；二级换热盘管与换热集热仓相连，由二级换热盘管控制电堆的温度在燃料电池运行的最佳温度范围内，并将多余热量传递到换热集热仓；电堆中质子交换膜上发生如下反应：阳极：CH3OH+H2O＝＝CO2+6H++6e-阴极：1.5O2+6H++6e-＝＝3H2O总电极反应：CH3OH+1.5O2＝＝CO2+2H2O重整反应发生室设有尾气进口、重整反应产物出口以及三级换热盘管；电堆反应后尾气通过尾气进口进入重整反应发生室，重整反应发生室将电堆排出气体中的甲醇蒸气进行重整制氢，在催化剂的作用下，甲醇蒸气和水蒸气发生如下反应：CH3OH＝＝CO+2H2H2O+CO＝＝CO2+H2CH3OH+H2O＝＝CO2+3H2反应产生氢气、一氧化碳以及二氧化碳，并放出大量的热；重整反应发生室采用变压吸附分离法将重整反应产生的尾气中的CO2分离出来；重整反应发生室以第三轴流风机控制剩余重整反应产物先后经重整反应产物出口、重整反应产物回流口进入燃烧反应室；三级换热盘管与换热集热仓相连，由三级换热盘管控制控制重整反应发生室的温度，并将多余热量传递到换热集热仓。

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