天然氣蒸汽重整試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及PEMFC燃料電池試驗(yàn)研究.pdf

1、能源短缺、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)單一、環(huán)境污染嚴(yán)重，已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)面臨的重大問(wèn)題。研究潔凈、高效、低成本的氫燃料電池發(fā)電技術(shù)以及配套的天然氣制氫技術(shù)，對(duì)改善能源結(jié)構(gòu)、提高能源利用率、緩解環(huán)境污染具有積極的意義。 本文設(shè)計(jì)了一套適用于1～3kW燃料電池的高效天然氣蒸汽重整制氫系統(tǒng)，提出了內(nèi)熱式催化燃燒與蒸汽重整一體化的設(shè)計(jì)思想，并利用高效板式換熱技術(shù)，將多路換熱介質(zhì)整體優(yōu)化設(shè)計(jì)和高水碳比相結(jié)合，使系統(tǒng)設(shè)備更加緊湊，并大大提高了整體系統(tǒng)的熱

2、利用效率。以熱力計(jì)算為基礎(chǔ)，對(duì)其工藝和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，組建了小型的PEMFC(The proton exchangemembrane feul cell)天然氣蒸汽重整制氫裝置，該試驗(yàn)裝置的研制對(duì)小型化高效天然氣制氫研究工作具有積極地推動(dòng)作用。熱力計(jì)算結(jié)果表明：天然氣制氫轉(zhuǎn)化率達(dá)99.5﹪，干合成氣中氫含量達(dá)到72.0﹪，系統(tǒng)整體能量利用效率達(dá)到79.5﹪。這說(shuō)明系統(tǒng)熱利用效率較高，整體性能良好。此外，為確保系統(tǒng)熱源的可靠性和安全性，進(jìn)

3、行了天然氣催化預(yù)燃燒試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：本文設(shè)計(jì)的催化燃燒工藝可為后續(xù)的天然氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)提供足夠的熱量和安全保證。 了解燃料電池的特性對(duì)構(gòu)建高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的天然氣燃料電池發(fā)電系統(tǒng)具有重要意義。為此，本文設(shè)計(jì)了燃料電池加熱增濕器及負(fù)載測(cè)試裝置，通過(guò)試驗(yàn)手段研究了溫度、壓力、濕度、過(guò)量空氣系數(shù)等狀態(tài)參數(shù)對(duì)燃料電池性能的影響，并對(duì)氣體不增濕與增濕條件下的PEMFC性能進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)研究。研究表明：溫度升高、壓力增大，PEMFC的性能也