本发明涉及燃料电池，具体涉及一种尾气回收的燃料电池自供氢系统及其工作方法。
背景技术：
1、质子交换膜燃料电池是一种将化学能转化为电能的设备，具有高能效、环保和长时间运行等优点，在交通运输和航空航天领域发挥重要作用。氢能作为清洁能源，常用于燃料电池阳极燃料气体，为了提高能源效率和安全性，减少成本和环境影响，一般将阳极尾气(即未参加反应的湿润氢气)循环通入阳极入口使用。
2、目前常用的氢气回收装置有氢气循环泵和引射器。氢气循环泵能够高效率控制氢气流速和压力，可靠性高，适用范围广，适合对流量和压力控制有严格要求的场合，但其容积效率不高、能耗较大、震动明显和噪声大，会影响固定状态下运行的电池性能；引射器有结构简单、运动可靠、成本低和维护方便的优点，适用于不需要外部能源且可接受较低效率的应用场景，但其调节灵活性在负载变化较大的应用中表现较差，难以快速调整输出，会影响燃料电池的响应速度和性能稳定性。为此，有必要提出一种能够高效回收阳极尾气的系统及其工作方法。
3、电解水反应利用电能将水分解成氢气和氧气，整个过程是完全可再生的，不产生污染物。甲醇部分氧化重整制氢利用甲醇和氧气在高温下发生部分氧化反应生成氢气和co2，有操作温度低、能源转换效率高和快速响应等优点。随着对清洁能源和可持续发展的需求增加，这两种生产方式因其高电解效率和快速启动的优点受到了更多关注。然而，过量排放常见的废气排放物co和co2对环境和人类健康有严重影响，为了减少负面影响，在保证系统有效供氢的同时回收co和co2废气具有重要意义。目前，关于燃料电池运行过程中排出或吸收co和co2废气的技术和装置已经有一定研究成果，但能够通过化学反应将阳极尾气、co和co2废气回收进行循环供氢的燃料电池系统尚未见相关报道。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种尾气回收的燃料电池自供氢系统及其工作方法，利用所排尾气通过化学反应装置生成甲醇和水进行回收利用，同时依托于甲醇部分氧化重整制氢和电解水反应设计了一套自供氢系统，克服现有技术中氢燃料电池阳极出口排出的未参加反应的湿润氢气循环利用率低的问题。
2、为此，本发明提出了一种尾气回收的燃料电池自供氢系统，包括：燃料电池模块、尾气回收模块、供氧支路、电解水和甲醇部分氧化重整制氢模块；所述供氧支路包括与所述燃料电池模块的阴极入口连接的空压机；所述电解水和甲醇部分氧化重整制氢模块包括水箱、电解器、第一反应器、吸收塔、增湿器二和液体储罐；所述电解器的氢气出口、所述增湿器二、所述燃料电池模块阳极入口依次连通；
3、所述电解器与所述第一反应器氧气入口连接，同时所述第一反应器甲醇入口与所述液体储罐连通，所述第一反应器再与所述吸收塔连通，而所述吸收塔氢气出口也与所述增湿器二入口连接；所述尾气回收模块包括第二反应器、冷凝器和液体分离器，所述第二反应器两个进气口分别连接所述吸收塔、所述燃料电池模块阳极出口；同时所述第二反应器、所述冷凝器、液体分离器依次连接，而液体分离器两个出口分别连接液体储罐和排水管，实现氢气回收并实现甲醇循环。
4、作为本发明的一种优选技术方案，所述尾气回收模块还包括第三反应器、液体分离器和提纯装置；所述第三反应器两个入口分别连接所述第二反应器出口、所述冷凝器出口；所述第三反应器出口连接液体分离器，所述液体分离器两个出口分别连接排水管和提纯装置，而所述提纯装置出口连接所述液体储罐。
5、作为本发明的一种优选技术方案，所述燃料电池模块阳极出口与所述第二反应器之间连接有供气控制阀二；所述吸收塔与所述第二反应器之间连接有供气控制阀三。
6、作为本发明的一种优选技术方案，所述液体分离器通过排水管与水箱连通；所述水箱使用管道并列连接燃料电池模块冷却水入口和热交换器进水口，以实现水循环。
7、作为本发明的一种优选技术方案，所述供氧支路还包括与空压机依次连接的气体流量计和增湿器一，同时所述热交换器串联至所述气体流量计与所述增湿器一之间。
8、作为本发明的一种优选技术方案，所述燃料电池模块阴极出口连接有供气控制阀一，同时所述供气控制阀一与排气管连接。
9、作为本发明的一种优选技术方案，所述液体储罐与所述第一反应器之间通过流量控制阀二连接。
10、作为本发明的一种优选技术方案，所述水箱与所述电解器之间通过流量控制阀一连接。
11、本发明还提出了一种尾气回收的燃料电池自供氢系统的工作方法，包括以下步骤：
12、s10：水箱中的水通入电解器电解生成氢气和氧气，氢气经过增湿器二通入燃料电池模块阳极入口，氧气通入第一反应器；
13、s20：液体储罐内的甲醇也通入第一反应器，氧气与甲醇在第一反应器内进行甲醇部分氧化重整制氢反应，生成的氢气、气态二氧化碳和一氧化碳通入吸收塔中，氢气经过吸收塔后通入燃料电池模块阳极入口；
14、s30：在吸收塔内对气态二氧化碳和一氧化碳进行吸收和释放后通入第二反应器中，燃料电池模块内部剩余的氢气经阳极出口也通入第二反应器，第二反应器内氢气和二氧化碳在铜基加氢催化剂作用下经过催化反应，得到甲醇、水、一氧化碳；
15、s40：通入冷凝器将一氧化碳、甲醇和水混合溶液分离，甲醇和水混合溶液通入液体分离器经过分离后甲醇溶液通入液体储罐。
16、本发明提供的尾气回收的燃料电池自供氢系统采用电解水和部分氧化重整制氢反应生成氢气，反应所需温度低，转换率高且环保，充分利用过程中生成的一氧化碳、二氧化碳废气，经过第二反应器的两次反应，生成甲醇和水通入甲醇液体储罐和水箱，以实现资源再生及循环利用，优化了燃料电池实验台的氢气供给，同时在氢气通入燃料电池前对气体中含有的一氧化碳、二氧化碳进行了吸收，防止一氧化碳气体进入燃料电池中造成中毒。
17、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本申请还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本申请作进一步详细的说明。
1.一种尾气回收的燃料电池自供氢系统，其特征在于，包括：燃料电池模块(2)、尾气回收模块、供氧支路、电解水和甲醇部分氧化重整制氢模块；
2.根据权利要求1所述的尾气回收的燃料电池自供氢系统，其特征在于，所述燃料电池模块(2)阳极出口与所述第二反应器(20)之间连接有供气控制阀二(19)。
3.根据权利要求1所述的尾气回收的燃料电池自供氢系统，其特征在于，所述吸收塔(17)与所述第二反应器(20)之间连接有供气控制阀三(21)。
4.根据权利要求1所述的尾气回收的燃料电池自供氢系统，其特征在于，所述液体分离器(7)通过排水管与水箱(1)连通；所述水箱(1)使用管道并列连接燃料电池模块(2)冷却水入口和热交换器(4)进水口，以实现水循环。
5.根据权利要求4所述的尾气回收的燃料电池自供氢系统，其特征在于，所述供氧支路还包括与空压机(6)依次连接的气体流量计(5)和增湿器一(3)。
6.根据权利要求5所述的尾气回收的燃料电池自供氢系统，其特征在于，同时所述热交换器(4)串联至所述气体流量计(5)与所述增湿器一(3)之间。
7.根据权利要求1所述的尾气回收的燃料电池自供氢系统，其特征在于，所述燃料电池模块(2)阴极出口连接有供气控制阀一(14)，同时所述供气控制阀一(14)与排气管连接。
8.根据权利要求1所述的尾气回收的燃料电池自供氢系统，其特征在于，所述液体储罐(10)与所述第一反应器(12)之间通过流量控制阀二(11)连接。
9.根据权利要求1所述的尾气回收的燃料电池自供氢系统，其特征在于，所述水箱(1)与所述电解器(18)之间通过流量控制阀一(13)连接。
10.一种尾气回收的燃料电池自供氢系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
