燃料电池电动车车载甲醇重整器研究进展

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1、能源技术ENERGYTECHNOLOGY$清洁能源I)与新能源$燃料电池电动车车载甲醇重整器研究进展潘柑敏】，马建新2,周伟彳，郭敏忠彳(1.华东理工大学资源与环境工程学院，上海200237；2.同济'每200092；3.上海燃料电池汽车动力系统有限公€摘耍：介绍了甲醇重整制氢的三种路径及其在燃料电；勺外车载甲醇重整器的研究进展。关键词：甲醇重整器；燃料电池电动车；车载制氢;组合產中图分类号:TM911.4文献标识码：A文章编号：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国际能源界预测，21世纪将是一个氢能源时代。以氢为燃料的质子交换腹燃料电池(PEMFC)电动汽车因貝•有工作温度低、起动方便、无排气污染、噪音低以及能量转化效率高等优点，受到世•界各国及各大汽车制造商的普遍关注。直接把氢气作为燃料电池电动车的燃料，它的体积能量密度较低，不便于携带和添加，而且使用高压容器或储氢材料储氢也还存在许多有待克服的安全和技术问题。液态的炷类和醇类用“化学”方法储备氢，具有较高的能量密度，因而它们的重整制氢对于燃料电池很有

5、价值。用甲醇制备氢气反应温度低、工艺条件缓和、能耗低，处理简便•燃料电池系统效率高；甲醉还具有宜于携带运输、可以像汽汕一样加注等优点；因此，甲醉重整已成为车载制氢的主要技术⑴。1甲醇制氢途径甲酚可以通过三种途径制备氢气：屮醇分解(DE),部分氧化(POX)和甲醇水蒸气重整(SR),其反应式分别如下：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水蒸气重整(SR)：CH3OH+H2O—Ac()2+3H249.4kJ/mol(3)甲醇的直接分解是

6、高温强吸热反应，产物中CO浓度高，容易使氢氧燃料电池中的钿电极催化剂屮毒，因此不适合燃料电池电动车制氢。屮醇部分氧化制氢是放热反应，具有反应速度快、条件温和和起动快等特点，其缺点是产物中比的含量较低，有时低于50%(燃料电池要求氢的含量为50%〜100%),不利于燃料电池的正常工作。特别是使用的氧化剂通常为空气，大量氮气的引入万方数据・23・导致氢气浓度的进一步降低⑵。水蒸气重整是甲醇制氢法中氢产量最高的反应，口反应条件温和。不足之处是反应本身和原料的汽化均要吸热•制氢时需燃烧部分燃料供热。近来，将甲醇、水蒸气和空气混合进料的重整制氢过程受到了较多的关注27〕。水蒸

7、气重整反应的产物气中比含量高，而加入氧后，甲醇发生部分氧化不仅提供了热量，同时也提高了甲醇的转化率。这样的过程称作组合重整(combinedreformingofmethanol,CRM)o在一定条件下，CRM反应可达到热量平衡，即反应无需外部供热，此时反应被称作自热重整(autothermalreforming,ATR)。CRM的总体反应式可用下式表示：CH3()11+(1—2a)11?()+a()2*CO+(3—2a)H?(0«0.5)(4)上式中Q为氧醇比：6Z=0时，即为水蒸气重整反应式;«=0.5时，即为部分氧化反应式。Argonne实验室的S.Ahm