燃料電池電動(dòng)車(chē)車(chē)載甲醇重整器研究進(jìn)展

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1、能源技術(shù)ENERGYTECHNOLOGY$清潔能源I)與新能源$燃料電池電動(dòng)車(chē)車(chē)載甲醇重整器研究進(jìn)展潘柑敏】，馬建新2,周偉彳，郭敏忠彳(1.華東理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，上海200237；2.同濟(jì)'每200092；3.上海燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)有限公€摘耍：介紹了甲醇重整制氫的三種路徑及其在燃料電；勺外車(chē)載甲醇重整器的研究進(jìn)展。關(guān)鍵詞：甲醇重整器；燃料電池電動(dòng)車(chē)；車(chē)載制氫;組合產(chǎn)中圖分類(lèi)號(hào):TM911.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1OO5-7439(2OO4)O1-OO22-O5ResearchProgressofOn-boardMethanolReformerin

2、FuelCellVehiclePANXiang-min1,MAJian-xin2,ZIIOUWei2fVVUMin-zhong3(1.SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering,EastChinaUniversityofScienceandTechnology,Shanghai200237,China;2.CleanEnergyAutomotiveEngineeringCenter,TongjiUniversity,Shanghai200092,China;3.ShanghaiFuelCellVehiclePowertr

3、ainCo.,Ltd.,Shanghai200092,China)Abstract：Theprinciplesandcharactcrislicsofseveralreformingtechnologiesofmethanolandtheirapplicationinon-boardhydrogensupplyforfuelcellvehicleareintroduced?Theresearchprogressofon-boardmethanolreformerisreviewedinthispaper?Keywords:Methanolreformer;Fuel

4、cellvehicle;On-boardhydrogensupply;Combinedreformingofmethanol國(guó)際能源界預(yù)測(cè)，21世紀(jì)將是一個(gè)氫能源時(shí)代。以氫為燃料的質(zhì)子交換腹燃料電池(PEMFC)電動(dòng)汽車(chē)因貝?有工作溫度低、起動(dòng)方便、無(wú)排氣污染、噪音低以及能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)，受到世?界各國(guó)及各大汽車(chē)制造商的普遍關(guān)注。直接把氫氣作為燃料電池電動(dòng)車(chē)的燃料，它的體積能量密度較低，不便于攜帶和添加，而且使用高壓容器或儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫也還存在許多有待克服的安全和技術(shù)問(wèn)題。液態(tài)的炷類(lèi)和醇類(lèi)用“化學(xué)”方法儲(chǔ)備氫，具有較高的能量密度，因而它們的重整制氫對(duì)于燃料電池很有

5、價(jià)值。用甲醇制備氫氣反應(yīng)溫度低、工藝條件緩和、能耗低，處理簡(jiǎn)便?燃料電池系統(tǒng)效率高；甲醉還具有宜于攜帶運(yùn)輸、可以像汽汕一樣加注等優(yōu)點(diǎn)；因此，甲醉重整已成為車(chē)載制氫的主要技術(shù)⑴。1甲醇制氫途徑甲酚可以通過(guò)三種途徑制備氫氣：屮醇分解(DE),部分氧化(POX)和甲醇水蒸氣重整(SR),其反應(yīng)式分別如下：①直接分解(DE)：CH;i()H―CO+2H,90.5kJ./mol(1)②部分氣化重整(POX)：CH3OH+-yO2—2H2+CO2一192.2kJ/mol乙(2)③水蒸氣重整(SR)：CH3OH+H2O—Ac()2+3H249.4kJ/mol(3)甲醇的直接分解是

6、高溫強(qiáng)吸熱反應(yīng)，產(chǎn)物中CO濃度高，容易使氫氧燃料電池中的鈿電極催化劑屮毒，因此不適合燃料電池電動(dòng)車(chē)制氫。屮醇部分氧化制氫是放熱反應(yīng)，具有反應(yīng)速度快、條件溫和和起動(dòng)快等特點(diǎn)，其缺點(diǎn)是產(chǎn)物中比的含量較低，有時(shí)低于50%(燃料電池要求氫的含量為50%?100%),不利于燃料電池的正常工作。特別是使用的氧化劑通常為空氣，大量氮?dú)獾囊肴f(wàn)方數(shù)據(jù)?23?導(dǎo)致氫氣濃度的進(jìn)一步降低⑵。水蒸氣重整是甲醇制氫法中氫產(chǎn)量最高的反應(yīng)，口反應(yīng)條件溫和。不足之處是反應(yīng)本身和原料的汽化均要吸熱?制氫時(shí)需燃燒部分燃料供熱。近來(lái)，將甲醇、水蒸氣和空氣混合進(jìn)料的重整制氫過(guò)程受到了較多的關(guān)注27〕。水蒸

7、氣重整反應(yīng)的產(chǎn)物氣中比含量高，而加入氧后，甲醇發(fā)生部分氧化不僅提供了熱量，同時(shí)也提高了甲醇的轉(zhuǎn)化率。這樣的過(guò)程稱(chēng)作組合重整(combinedreformingofmethanol,CRM)o在一定條件下，CRM反應(yīng)可達(dá)到熱量平衡，即反應(yīng)無(wú)需外部供熱，此時(shí)反應(yīng)被稱(chēng)作自熱重整(autothermalreforming,ATR)。CRM的總體反應(yīng)式可用下式表示：CH3()11+(1—2a)11?()+a()2*CO+(3—2a)H?(0?0.5)(4)上式中Q為氧醇比：6Z=0時(shí)，即為水蒸氣重整反應(yīng)式;?=0.5時(shí)，即為部分氧化反應(yīng)式。Argonne實(shí)驗(yàn)室的S.Ahm