天然氣蒸汽重整試驗系統(tǒng)設計及PEMFC燃料電池試驗研究.pdf

1、能源短缺、能源消費結構單一、環(huán)境污染嚴重，已經(jīng)成為當今社會面臨的重大問題。研究潔凈、高效、低成本的氫燃料電池發(fā)電技術以及配套的天然氣制氫技術，對改善能源結構、提高能源利用率、緩解環(huán)境污染具有積極的意義。 本文設計了一套適用于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計思想，并利用高效板式換熱技術，將多路換熱介質(zhì)整體優(yōu)化設計和高水碳比相結合，使系統(tǒng)設備更加緊湊，并大大提高了整體系統(tǒng)的熱

2、利用效率。以熱力計算為基礎，對其工藝和結構進行了優(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，該試驗裝置的研制對小型化高效天然氣制氫研究工作具有積極地推動作用。熱力計算結果表明：天然氣制氫轉(zhuǎn)化率達99.5﹪，干合成氣中氫含量達到72.0﹪，系統(tǒng)整體能量利用效率達到79.5﹪。這說明系統(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

3、行了天然氣催化預燃燒試驗，試驗結果表明：本文設計的催化燃燒工藝可為后續(xù)的天然氣轉(zhuǎn)化反應提供足夠的熱量和安全保證。 了解燃料電池的特性對構建高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟的天然氣燃料電池發(fā)電系統(tǒng)具有重要意義。為此，本文設計了燃料電池加熱增濕器及負載測試裝置，通過試驗手段研究了溫度、壓力、濕度、過量空氣系數(shù)等狀態(tài)參數(shù)對燃料電池性能的影響，并對氣體不增濕與增濕條件下的PEMFC性能進行了對比試驗研究。研究表明：溫度升高、壓力增大，PEMFC的性能也