基于硼氢化钠制氢燃料电池供氢系统设计

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1、第37卷第4期姜慕电力V01．37No．4EastChirlaElectricPowerApr．20092009年4月基于硼氢化钠制氢燃料电池供氢系统设计肖慧，李勇，欧元贤(华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510640)摘要：设计了一种基于硼氢化钠水解制氢技术的燃料电池供氢系统，包括硼氢化钠制氢装置及其控制系统。该系统利用单片微控制器对硼氢化钠制氢系统中的温度、流量、压力等多参数进行集成控制，实现反应系统安全可靠、自动化的要求，可以直接为燃料电池提供流量和压力可调的氢源。关键词：燃料电池；硼氢化钠；制氢；系统设计作者简介：肖慧(1985)，女，

2、硕士研究生，主要进行高效微型硼氢化钠制氢燃料电池系统集成技术开发。中图分类号：TM911．4文献标志码：A文章编号：1001—9529(2009)04-0657-04DesignofhydrogengenerationsystemsforfuelcellsbyusinghydrolysisofsodiumborohydrideXIAOHui，LI，OUYuan—xianfSchoolofMechanical＆AutomotiveEngineering，SouthChinaUniversit)rofTechnology，Guaugzhou510640

3、，China)Abstract：Ahydrogengenerationsystemforfuelcellsbyusinghydrolysisofsodiumborohydride(NaBH4)wasde—signed，includingthesodiumborohydridehydrogengenerationplantanditscontrolsystem．Thetemperature，flowrate，andpressurecanbeintegratedlycontrolledbyasingle—chipmicrocontroller．Thes

4、ystemisreliableandautomat—ie，andthehydrogengeneratedcanbedirectlyusedforfuelcells．Keywords：fuelcell；sodiumborohydride；hydrogengeneration；systemdesignNaBH水解制氢技术是一种安全、高效、实触状况、溶液供应、功率调节等过程及参数进行用性强的制氢技术，其优点主要有：集成控制，可以为燃料电池提供压力和流量可(1)储氢效率高。NaBH本身的储氢量为控的气源。10．6wt％，其饱和水溶液的储氢量也可达7．41N

5、aBH水解制氢原理wt％。(2)氢气纯度高。NaBH水解产生的氢气不硼氢化钠(NaBH)是一种强还原剂，广泛用含CO及其它杂质，不需要纯化，可直接供电池使于废水处理、纸张漂白和药物合成等方面。在催用，氢气中所含的水分还可以起到给燃料电池质化剂的作用下，NaBH在碱性水溶液中可水解生子交换膜增湿的作用。成氢气和水溶性偏硼酸钠J，反应如下：(3)能源利用率高，反应过程中不需要外加NaBH+2H，O旦4H，+NaBO，(1)能量就可以把NaBH及一部分水中的氢释放出反应(1)是一个放热反应，每产生1tool的来。H：放出75kJ热量，而其他氢化物与水反应

6、生成(4)安全性高。NaBH溶液无可燃性，储运氢的典型反应热为125kJ／mol(H)。因而，反应和使用都十分安全。(1)更安全而且容易控制。(5)副产物可回收利用。NaBH水解反应唯NaBH分子自身含氢的质量百分比为一的副产物NaBO：对环境无害，回收后可直接用10．6％，但从反应(1)可见，在NaBH与水的反应作防腐剂、显影促进剂和阻燃剂等；还可以用作合中，水成为另一个氢源，每1gNaBH的最大产氢成NaBH的原料，从而实现资源的循环利用。量为0．212g。因此，硼氢化钠水解制氢具有很高本文设计了小型可移动的硼氢化钠制氢系的储氢效率。统，所设计

7、的制氢系统启动和负荷响应时间短、如果没有催化剂，上述反应也能进行，其反应可靠性高，并且可对温度、湿度、压力、催化剂接速度与溶液的pH值和温度有关。0658琶文献[2]提出储氢箱、控制器组成。结构设计的关键在于反应lgtl／2=pH一(0．034T一1．92)(2)室的设计，影响到反应溶液的流速、流态，以及溶式中￡l／2——NaBH4半衰期，min；液与催化剂的接触方式，从而影响产氢的速率与卜绝对温度。系统稳定性；控制系统开发的关键在于对温度、湿当pH值为8时，即使在常温下，NaBH溶液度、压力等参数的集成控制，以及对氢气泄漏的检也会很快水解。因此，

8、为了使NaBH制氢能够得测和安全性的控制。到实际应用，必须将其保持在强碱性溶液中，通常系统开始工作时，在硼氢化钠溶液箱中加