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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种用于液态燃料重整制氢发电的试验系统及调试方法，包括一组控制阀门、燃料供应泵、水蒸发器、油蒸发器、预热器、重整反应器、水汽变换反应器、变压吸附装置以及燃料电池。通过精细调节各阀门开闭状态，本系统能够在不更换重整催化剂的情况下，实现不同液态燃料之间的自由切换，确保了试验系统的稳定、安全和高效运行。本系统支持多种液态燃料，适用于生物质和碳氢液体燃料的重整制氢发电，为未来规模化应用提供数据支持和技术验证，而且其应用前景广阔，可拓展至分布式能源系统以及新能源交通运输等多个领域。可以应用于分布式能源系统、便携式电源设备和新能源交通运输等领域。

主权项：1.一种用于液态燃料重整制氢发电的试验系统，其特征在于，包括一组通过气路管道连接的阀门、混合阀M1、水泵（1）、油泵（2）、水蒸发器（3）、油蒸发器（4）、预热器（5）、重整反应器（6）、水汽变化反应器（7）、变压吸附装置（8）、第一气液分离器（9）、第二气液分离器（10）、第三气液分离器（11）、流量计（12）、气相色谱仪（13）、第一换热器（14）、第二换热器（15）、第三换热器（16）、第四换热器（17）和燃料电池堆（18），气体燃料流路通过第一阀门（V1）、第二阀门（V2）并经过混合阀（M1）与水蒸发器（3）相连接，液态燃料通过第三阀门（V3）、水泵（1）与水蒸发器（3）连接，油类燃料通过第四阀门（V4）、油泵（2）与油蒸发器（4）连接；水蒸发器（3）、油蒸发器（4）通过预热器（5）与重整反应器（6）连接，重整反应器（6）和水汽变化反应器（7）之间设有第一换热器（14）、第五阀门（V5）和第六阀门（V6）；所述水汽变化反应器（7）通过第四换热器（17）、第十一阀门（V11）、第一气液分离器（9）与变压吸附装置（8）连接；重整反应器（6）通过第七阀门（V7）、第二换热器（15）与第二气液分离器（10）连接，水汽变化反应器（7）通过第八阀门（V8）和第三换热器（16）与第三气液分离器（11）连接，水汽变化反应器（7）通过第十二阀门（V12）与燃料电池堆（18）连接；气相色谱仪（13）通过流量计（12）与第二气液分离器（10）和第三气液分离器（11）连接；试验系统调试过程具体步骤如下：S501，调试工作始于催化剂还原阶段，关闭第三阀门（V3）、第四阀门（V4）和第六阀门（V6），打开第五阀门（V5），确保系统处于对外排放状态；将水蒸发器（3）、油蒸发器（4）和预热器（5）的运行温度提升至150℃至300°C之间，重整反应器（6）的反应温度升高至550℃至750°C之间，水汽变化反应器（7）的运行温度维持在180-300°C范围内；S502，通过调节第一阀门（V1）和第二阀门（V2）开度，全开混合阀（M1），持续通入氢气与氮气的混合气，还原重整反应器（6）中的催化剂，以确保其催化活性达到最佳状态；在还原过程中，打开第七阀门（V7），还原气体经过第二换热器（15）和第二气液分离器（10）干燥后，再由气相色谱仪（13）行监测，以确认催化剂还原过程的完成；S503，待重整反应器（6）出口氢气成分不再发生变化，关闭第五阀门（V5）、第七阀门（V7）、第八阀门（V8）和第十一阀门（V11），打开第六阀门（V6）和第十阀门（V10），对水汽变化反应器（7）中催化剂进行还原；打开第八阀门（V8），还原气体经过第三换热器（16）和第三气液分离器（11）干燥后，再由气相色谱仪（13）监测，以确认催化剂还原反应的完成；S504，待水汽变化反应器（7）催化剂还原完成后，开始进入燃料重整制氢阶段，依次关闭第一阀门V1、第二阀门（V2）、混合阀（M1）、第八阀门（V8）和第十阀门（V10），打开第九阀门（V9），调节第十二阀门（V12）开度，使得变压吸附装置（8）出口气体不进入燃料电池堆（18）；S505，当试验系统的进口燃料为煤油或柴油时，煤油或柴油经油泵（2）增压后再进入油蒸发器（4）；同时，水通过水泵（1）进入水蒸发器（3），与预热后的煤油或柴油混合，再进入预热器（5）进一步加热，然后连续通过重整反应器（6）和水汽变化反应器（7）完成重整制氢过程；反应生成的重整气经变压吸附装置（8）提纯后，先经过第三换热器（16）和第三气液分离器（11）干燥，再由气相色谱仪（13）检测氢气浓度，待达到燃料电池堆（18）所需标准后，开始进入燃料电池用氢发电阶段；S506，关闭第九阀门（V9），调节第十二阀门（V12）开度，使得变压吸附装置（8）出口气体直接进入燃料电池堆（18），逐步调节电堆的负载电流大小，直至燃料电池堆（18）输出功率达到目标功率；S507，当试验系统的进口燃料为甲醇或乙醇时，关闭第四阀门（V4），打开第三阀门（V3），将甲醇或乙醇与水混合成溶液后，经水泵（1）、水蒸发器（3）、预热器（5）加热后，连续通过重整反应器（6）、水汽变化反应器（7）和变压吸附装置（8）后，进入燃料电池堆（18）进行发电，其余试验步骤与S505中一致。

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