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氢电混合动汽车

阅读:180发布:2022-05-08

专利汇可以提供氢电混合动汽车专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种用氢作 燃料 的氢电混合动 力 汽车 ,属汽车领域。其特征是在氢 发动机 排气管路上串接一个醇裂解氢发生器,它可利用排气余热(并用电加热作为醇裂解氢发生器反应床的冷态升温、恒温的补充热源),将醇催化裂解随车制氢,并使所产氢气作为发动机燃料运转,以此驱动汽车行驶和发 电机 发电,并对用户供电。当和 电动机 组合驱动汽车时,可达到超低排放或零排放 水 平。而制醇原料丰富,有 甘蔗 、玉米、 高粱 、木薯等均是可再生的资源,取之不尽,用之不竭。所述制氢的原料醇类可以是50°-65°含水甲醇或 乙醇 ,制造工艺简单,成本低廉。液态醇的贮存、运输和网络供应也十分安全和方便。,下面是氢电混合动汽车专利的具体信息内容。

1.一种氢电混合动汽车,由汽车底盘(I)、汽车外壳方向盘车轮(IV)、制动器、发动机电机(II)、汽车电池组(III);燃料箱、控制电路(66)和与控制电路(66)导线相连接的各控制组成,其特征在于氢电混合动力汽车内装有一台氢发动机(31),其汽车蓄电池组(III)的输出线与直流电动机(33)连接,直流电动机(33)带动交流发电机(32)发电,为对醇裂解氢发生器(1)中的冷启动电加热器(24)连接提供/输出能源和电力,氢发动机(31)的排气管(2)与醇裂解氢发生器(1)连接,通过排气分流阀(6)再与消声器尾管(22)相接,醇裂解氢发生器(1)的氢气输出管(58)与氢发动机(31)进气端的氢喷嘴(62)相接,醇裂解氢发生器(1)的醇输入管(46)与醇贮存箱(49)相接;
或者用电脑ECU(Electronic Control Unit)电子控制器,依据传感器/热电偶获得的醇裂解氢发生器(1)升温、恒温、限温的标定传输信号,直接用汽车发动机带动交流发电机(32)发电,为冷却的醇裂解氢发生器(1)中的冷启动电加热器(24)进行电加热;
或者人工外接220伏交流电源,直接为冷却状态下的醇裂解氢发生器(1)中的冷启动电加热器(24)加热。
2.按照权利要求书1所述的氢电混合动力汽车,其特征是冷启动电加热器(24)为电磁加热器或红外辐射加热器,功率为1.5~3KW,醇裂解氢发生器(1)裂解温度
200℃-300℃。
3.根据权利要求书1或2所述的氢电混合动力汽车,其特征是醇裂解氢发生器(1)由外部的醇贮存箱(49)、贮氢筒(53)、醇输入管(46)、氢气输出管(40、55、58)、控制阀(48、
51、57)、氢气(41)、稳压阀(59)和控制电路(66)组成,醇输入管(46)一端接醇贮存箱(49),另一端与醇裂解氢发生器(1)输入端相接;氢气输出管(40)一端与醇裂解氢发生器(1)输出端相接,另一端与贮氢筒(53)相接;在氢气输出管(58)与氢发动机(31)进气端氢喷嘴(62)相接之间装有一个氢气稳压阀(59)。
4.根据权利要求书1或2所述的氢电混合动力汽车,其特征是氢发动机(31)的排气管(2)在醇裂解氢发生器(1)外部分叉为排气进气管(3)和排气分流管(8),在排气分流管(8)装有排气分流阀(6)、在圆筒形醇裂解氢发生器(1)内部装有排气通道接头(10)、消声器尾管(22),排气消声孔(5)、排气消声管(4)、消声器通孔隔板(9)、消声管(11、13)、消声隔板(12、14、15)、反应室(16)和汽化过热室(26),其中反应室(16)和汽化过热室(26)之间通过联通管(25)相通,反应室(16)和汽化过热室(26)底部装有冷启动电加热器(24),反应室(16)和汽化过热室(26)上部装有温控热电偶(18)、氢气输出管接口(19)和醇燃料输入管接口(21)。
5.根据权利要求书1或2所述的氢电混合动力汽车,其特征是反应室(16)的顶部法兰盖上焊有醇裂解氢气的氢气输出管接口(19),氢气输出管接口(19)与氢气泵(41)、贮氢筒(53)、氢气稳压阀(59)和发动机缸盖上的氢喷嘴(62)相连接,或与化油器式发动机进气管上的混合器相接,在反应室(16)的顶部装有封盖(20),封盖(20)内可装填催化剂,封盖(20)孔上焊有螺纹管可插入温控热电偶(18),温控热电偶的导线与温控电子仪表相连接,反应室(16)底部填有金属丝网和磁环,在反应室(16)内和穿孔列管(17)外壁之间的空间填有醇裂解催化剂。
6.根据权利要求书1或2所述的氢电混合动力汽车,其特征是在汽化过热室(26)的顶部焊有醇燃料输入管接口(21),醇燃料输入管接口(21)的外端与醇贮存箱(49)、醇输入管(46)相接。
7.根据权利要求书1或2所述的氢电混合动力汽车,其特征是汽化过热室(26)和反应室(16)采用、不锈或耐腐蚀材料制作的,为全封闭的圆筒壳体,其前后面板上均布穿孔列管(17、23)呈圆形蜂窝状。
8.根据权利要求书1或2所述的氢电混合动力汽车,其特征是氢发动机(31)的制氢原料为醇类,主要是含甲醇、乙醇、混合醇或无硫类,其醇水比为1∶0-1.17。
9.按照权利要求书1或2所述的氢电混合动力汽车,其特征是在醇贮存箱(49)与贮氢筒(53)之间装有由底部插管(52)、电磁阀(51)、醇管(50)组成的醇再裂解的回流系统。
10.按照权利要求书1或2所述的氢电混合动力汽车,其特征是贮氢筒(53)筒中的储氢精馏器(W)内装有储氢材料,可由铂、钯、合金、活性、纳米炭纤维储氢材料中任选一种。

说明书全文

氢电混合动汽车

技术领域:

[0001] 本实用新型涉及是一种在冷启动状态下,将用于发动机余热制氢的醇裂解氢发生器加热到催化裂解制氢所需工作温度,让其产生氢气;再把所产生的氢气作为氢发动机燃料,驱动汽车行驶的氢电混合动力汽车,实现全程不用或少用燃油,直接将含醇类裂解为富氢气体燃料(3H2+CO2、CH4、CH3OCH3),并以富氢气体作为氢电混合动力汽车燃料的氢电混合动力汽车。属汽车发动机领域。背景技术:
[0002] 氢是21世纪人类追求的理想能源。利用氢作为汽车燃料,可以彻底摆脱人类对石油资源的依赖;可以从根源上消除尾气排放对人类环境的危害。但是,氢的生产成本昂贵,是汽油的4-12倍。国际氢汽车采用的氢燃料是35~70MPa高压或零下252℃超低温液氢装罐,才能达到标定的续驶里程;存在着严重的安全隐患。而网络供氢基础建设投资巨额。这就是几十年来氢汽车和氢燃料电池汽车实现商业化的障碍。所以,各国政府和汽车产业界认为,最近的将来,解决能源与环保问题的最现实方案是混合动力电动汽车或电动汽车。
[0003] 混合动力电动汽车是一个由燃油发动机和电动机(发电机)两个部份共同作为驱动力的汽车,在城市中运行时,汽车先用电池组蓄存的电能驱动,到高速路时,再用普通燃油发动机驱动,这种混合动力电动汽车的原动力还是燃油发动机,仍然需要烧汽油。但它与普通燃油汽车或者纯电动汽车相比,具有降低油耗和减少排放污染物、能连续长时间开动的效果。人们看到混合动力电动汽车是一种过渡性的机型,它没有最终摆脱对石油资源的依赖和根除尾气排放对人类的危害。为了达到能源与环保的最终目标,比较现实的选择是醇(氢)代燃。而实现醇(氢)代燃的关键技术就是《氢发动机——醇裂解氢发生器》。
[0004] 本实用新 型人曾 先后获得 了CN8510947、ZL94116320.2、ZL96100965.9、ZL200510011068.0、US7650953B2等多项发明专利;在醇裂解制氢和供氢的技术范围内组织126名专家、工程师,进行了为期26年的实验研究,并取得了突破性的进展和达到实用化的科技成果。
[0005] 上述现有技术,在冷启动状态下,都需先用混合动力电动汽车的发动机余热来加热醇裂解氢发生器,让醇裂解氢发生器达到工作温度,醇裂解氢发生器才能制氢,这样醇裂解氢发生器制氢实际存在有一段滞后时间,这段时间需使用燃油来发动。

发明内容

[0006] 本实用新型的目的在于针对现在国际混合动力电动汽车和氢发动机存在实用化的技术难点、缺点,及社会与市场经济的迫切需要,发明一种全程不用或少用燃油,直接将含水醇类裂解为富氢气体燃料(3H2+CO2、CH4、CH3OCH3),并以富氢气体作为燃料,驱动汽车行驶的氢电混合动力汽车。
[0007] 本实用新型的目的还在于在冷启动状态下,将用于发动机余热制氢的醇裂解氢发生器快速加热到裂解催化工作温度,在冷启动状态也能裂解制氢,实现醇裂解氢发生器全天候制氢的方法,本实用新型的方法是直接利用汽车自有的蓄电池组(III)带动直流电动机工作,让直流电动机再带动交流发电机发电,交流发电机产生的电能为冷启动状态的醇裂解氢发生器加热提供能源,让醇裂解氢发生器加热升温,解决冷启动状态下醇裂解氢发生器裂解问题。
[0008] 本实用新型的目的还在于在冷启动状态下,根据醇裂解氢发生器升温、恒温、限温的标定由热电偶传输信号,用控制电路(66)电脑ECU(Electronic Control Unit)车载电脑电子控制单元进行控制,直接采用汽车发动机带动交流发电机发电,为冷却的醇裂解氢发生器加热器(24)提供电流或热源。
[0009] 本实用新型是通过下列结构完成的:由汽车底盘(I)、汽车外壳方向盘车轮(IV)、制动器、发动机、电机(II)、汽车蓄电池组(III);燃料箱、控制电路(66)和与控制电路(66)导线相连接的各控制组成的氢电混合动力汽车,其特征在于氢电混合动力汽车内装有一台氢发动机(31),其汽车蓄电池组(III)的输出线与直流电动机(33)连接,直流电动机(33)带动交流发电机(32)发电,为对醇裂解氢发生器(1)中的冷启动电加热器(24)连接提供/输出能源和电力,氢发动机(31)的排气管(2)与醇裂解氢发生器(1)连接,通过排气分流阀(6)再与消声器尾管(22)相接,醇裂解氢发生器(1)的氢气输出管(58)与氢发动机(31)进气端的氢喷嘴(62)相接,醇裂解氢发生器(1)的醇输入管(46)与醇贮存箱(49)相接;
[0010] 或者用电脑ECU(Electronic Control Unit)电子控制器,依据传感器/热电偶获得的醇裂解氢发生器(1)升温、恒温、限温的标定传输信号,直接用汽车发动机带动交流发电机(32)发电,为冷却的醇裂解氢发生器(1)中的冷启动电加热器(24)进行电加热;
[0011] 或者人工外接220伏交流电源,直接为冷却状态下的醇裂解氢发生器(1)中的冷启动电加热器(24)加热。
[0012] 冷启动电加热器(24)为电磁加热器或红外辐射加热器,功率为1.5~3KW,醇裂解氢发生器(1)裂解温度为200℃-300℃。
[0013] 醇裂解氢发生器(1)由外部的醇贮存箱(49)、贮氢筒(53)、醇输入管(46)、氢气输出管(40、55、58)、控制阀(48、51、57)、氢气(41)、稳压阀(59)和控制电路(66)组成,醇输入管(46)一端接醇贮存箱(49),另一端与醇裂解氢发生器(1)输入端相接;氢气输出管(40)一端与醇裂解氢发生器(1)输出端相接,另一端与贮氢筒(53)相接;在氢气输出管(58)与氢发动机(31)进气端氢喷嘴(62)相接之间装有一个氢气稳压阀(59)。
[0014] 氢发动机(31)的排气管(2)在醇裂解氢发生器(1)外部分叉为排气进气管(3)和排气分流管(8),在排气分流管(8)装有排气分流阀(6)、在圆筒形醇裂解氢发生器(1)内部装有排气通道接头(10)、消声器尾管(22),排气消声孔(5)、排气消声管(4)、消声器通孔隔板(9)、消声管(11、13)、消声隔板(12、14、15)、反应室(16)和汽化过热室(26),其中反应室(16)和汽化过热室(26)之间通过联通管(25)相通,反应室(16)和汽化过热室(26)底部装有冷启动电加热器(24),反应室(16)和汽化过热室(26)上部装有温控热电偶(18)、氢气输出管接口(19)和醇燃料输入管接口(21)。
[0015] 反应室(16)的顶部法兰盖上焊有醇裂解氢气的氢气输出管接口(19),氢气输出管接口(19)与氢气泵(41)、贮氢筒(53)、氢气稳压阀(59)和发动机缸盖上的氢喷嘴(62)相连接,或与化油器式发动机进气管上的混合器相接,在反应室(16)的顶部装有封盖(20),封盖(20)内可装填催化剂,封盖(20)孔上焊有螺纹管可插入温控热电偶(18),温控热电偶的导线与温控电子仪表相连接,反应室(16)底部填有金属丝网和磁环,在反应室(16)内和穿孔列管(17)外壁之间的空间填有醇裂解催化剂。
[0016] 在汽化过热室(26)的顶部焊有醇燃料输入管接口(21),醇燃料输入管接口(21)的外端与醇贮存箱(49)、醇输入管(46)相接。
[0017] 汽化过热室(26)和反应室(16)采用、不锈或耐腐蚀材料制作的,为全封闭的圆筒壳体,其前后面板上均布穿孔列管(17、23)呈圆形蜂窝状。
[0018] 氢发动机(31)的制氢原料为醇类,主要是含水甲醇、乙醇、混合醇或无硫类,其醇水比为1∶0-1.17。
[0019] 在醇贮存箱(49)与贮氢筒(53)之间装有由底部插管(52)、电磁阀(51)、醇管(50)组成的醇再裂解的回流系统。
[0020] 贮氢筒(53)筒中的储氢精馏器(W)内装有储氢材料,可由铂、钯、合金、活性、纳米炭纤维储氢材料中任选一种。
[0021] 工作原理:氢电混合动力汽车由汽车底盘(I)、汽车外壳、方向盘、车轮(IV)、制动器、发动机、交流电机(II)、蓄电池组(III);燃料箱、控制电路(66)和与控制电路导线相连接的各控制阀组成,其特征在于氢电混合动力汽车内装有一台氢发动机(包括匹配一台醇裂解氢发生器),其汽车蓄电池组(III)的输出线与冷启动专用的直流电动机(33)连接驱动交流发电机(32)运转发电对醇裂解制氢发生器中的冷启动电加热器提供电能和热源。当汽车蓄电池组电力不足时,可用氢或油作为发动机燃料带动车载专用交流发电机(32)运转发电、供电,对醇裂解氢发生器的电加热器进行升温加热,这样可以在三分钟以内使其快速达到发生器重整制氢所必须的设定温度。氢发动机的排气管联通了醇裂解氢发生器(以下简称反应器)和排气分流阀,再与消声器尾管相接,醇裂解氢发生器的氢气输出管与氢发动机进气端的氢喷嘴相接,醇裂解氢发生器的醇输入管与醇贮存箱相接;醇裂解氢发生器由外部的醇贮存箱、贮氢筒、醇输入管、氢气输出管、控制阀、氢气泵、稳压阀和控制电路组成,醇输入管一端接醇贮存箱,另一端与醇裂解氢发生器输入端相接;氢气输出管一端与醇裂解氢发生器输出端相接,另一端与贮氢筒相接;在氢气输出管与氢发动机进气端氢喷嘴相接之间装有一个氢气稳压阀。
[0022] 氢发动机的排气管在醇裂解氢发生器外部分叉为排气进气管和排气分流管,在排气分流管装有排气分流阀、在圆筒形醇裂解氢发生器内部装有排气通道接头、消声器尾管,排气消声孔、排气消声管、消声器通孔隔板、消声管、消声隔板、反应室和汽化过热室,其中反应室和汽化过热室之间通过联通管相通,反应室和汽化过热室底部装有冷启动电加热器,反应室和汽化过热室上部装有温控热电偶、氢气输出管接口和醇燃料输入管接口;反应室的顶部法兰盖上焊有醇裂解氢气的氢气输出管接口,氢气输出管接口与氢气泵、贮氢筒、氢气稳压阀(59)和发动机缸盖上的氢喷嘴相连接,或者与化油器式发动机进气管上的混合器相接,在反应室(16)的顶部装有封盖,封盖内可装填催化剂,封盖孔上焊有螺纹管可插入温控热电偶,温控热电偶的导线与温控电子仪表相连接,反应室底部填有金属丝网和磁环,在反应室内和穿孔列管外壁之间的空间填有醇裂解催化剂;在汽化过热室的顶部焊有醇燃料输入管接口,醇燃料输入管接口的外端与醇贮存箱、醇输入管相接;汽化过热室和反应室采用铜、不锈钢或耐腐蚀铸铁材料制作的,为全封闭的圆筒壳体,其前后面板上均布穿孔列管呈圆形蜂窝状;氢发动机的制氢原料为醇类,主要是含水甲醇、乙醇、混合醇或无硫烃类,其醇水比为1∶0-1.17;在醇贮存箱与贮氢筒之间装有由底部插管、电磁阀、醇管组成的醇再裂解的回流系统;贮氢筒筒中的储氢精馏器(W)内装有储氢材料,可由铂、钯、钛镍合金、活性碳、纳米炭纤维储氢材料中任选一种;冷启动电加热器为电磁或红外辐射加热器,功率为1.5~3KW,醇裂解氢发生器裂解温度达到200℃-300℃时,即可进行含水醇重整制氢,其中催化剂活性组分以镍、铜金属为主,原料丰富。其重整制氢的化学反应式如下:
[0023] 2C2H5OH+3H2O-----7H2+2CO2+CO+CH4
[0024] 2C2H5OH+H2O-----3H2+CO2+CO+2CH4
[0025] 2C2H5OH-----3CH4+CO2
[0026] C2H5OH-----H2+CO+CH4
[0027] C2H5OH+2H2O-----2H2+CO2+CH4
[0028] CH4+2H2O-----4H2+CO2
[0029] C2H5OH+3H2O-----6H2+2CO2
[0030] 以上反应说明,利用含水醇类为原料重整制氢,所产生的富氢气体(H2、CH4、CO2、CO、CH3OCH3)可全部引入发动机作为燃料,其中的CH4、CO2对氢发动机有抑制爆燃的显著作用,从而解决了氢发动机有关爆燃的国际难题。
[0031] 为了适应新旧能源交替的需要,使氢电混合动力汽车具有广泛性和实用性,仍可以以汽油、柴油为燃料,其动力性能与原机完全相同。当发动机冷车启动、在行驶中无醇、无氢供料或在蓄电瓶电力不足时,即可用燃油启动发动机带动专用车载交流发电机(32)发电,为醇裂解氢发生器加热提供电力热源快速升温达到催化重整制氢所必须的热量和温度。
[0032] 本实用新型与现有国际混合动力汽车技术相比,具有以下突出的优势:
[0033] 1、氢(醇)100%代燃,极大地提高现代发动机的燃烧效率。它和电动机组合动力,电动机排放为零。醇类是可再生能源,以醇(氢)为燃料,其终端排放为水蒸气。
[0034] 2、醇(氢)100%代燃,从根本上摆脱了对石油资源的依赖。为适应新旧能源交替的现实需要可实施燃油掺氢,醇(氢)对燃油的替代量0-100%随机可调。一般汽车发动机在正常运转时,利用本技术方案可实现醇(氢)对燃油的平均代燃量为80%以上,当无醇供料时仍可以油为燃料。
[0035] 3、醇类生产工艺成熟,成本低廉,甘蔗、玉米、甜高粱、木薯、霉变粮食和大量的生物质秸秆等都是生产甲、乙醇取之不尽、用之不竭的可再生资源。
[0036] 4、由于氢发动机是以氢为燃料,在发动机中低负荷工况时具有较高的热效率(比燃油发动机热效率提高一倍),若实现汽油掺氢节能效果更好。因此氢发动机扩大了整机最佳工况的应用范围,从而减少了对电机和蓄电瓶充放电能量的转换损失,减轻发电机组的重量尺寸,降低生产成本。
[0037] 5、可使国际混合动力汽车的生命周期由20年延伸到120年以上。
[0038] 6、利用发动机排气余热对醇催化裂解随车制氢、供氢的原理、工艺和方法对于燃料电池电动汽车同样适用。与此同时,利用本技术还可以广泛应用于机车、轮船、快艇和飞机以及火力热电站、绿色建筑、太阳能能、生物质秸秆、沼气、垃圾发电站和离网发电等领域,促进热效率的提高和成本降低,达到环保、低碳发电的目的。附图说明:
[0039] 下面结合附图及附图所示的实施例对本实用新型的内容做详细的描述。但本实用新型的内容不限于附图所示实施例。
[0040] 图1本实用新型氢电混合动力汽车的结构示意图。
[0041] 图1具有并联式混合动力系统,以现在应用的混合动力电动汽车不同点,只是用氢发动机(31)代替了普通燃油发动机(氢发动机对原有的燃油发动机的主体结构未作任何改动,仅用氢气控制阀——氢喷嘴代替燃油喷嘴供料系统),其余的电机(II)、蓄电池组(III)组合配置,及有关汽车冷启动和驱动力协调控制等与现代油电混合动力汽车的结构基本相同。
[0042] 图2醇裂解氢发生器和消声器的结构示意图。
[0043] 图3为图2所示醇裂解氢发生器(1)中的汽化过热室(26)A-A方向结构的剖示图。
[0044] 图4为图2所示醇裂解氢发生器(1)中的反应室(16)B-B方向结构的剖示图。
[0045] 图5为图2所示醇裂解氢发生器(1)中的消声器C-C方向结构的剖示图。
[0046] 图2、3、4、5是本实用新型关键设备——醇裂解氢发生器(1)结构示意图。现代氢发动机(如宝汽车公司出产750HL缸内直喷氢气发动机)结构部件不需任何改动,仅在排气管(2)路上串接一个醇裂解氢发生器(1),具有醇裂解制氢和消声器两种功能。它是利用发动机排气余热(电加热作为反应床冷态升温、恒温的补充热源),首先对燃料醇进行催化裂解,将醇类转化为氢气,然后用氢气(3H2+CO2、CH4)作为发动机燃料,驱动汽车行驶。
[0047] 图6本实用新型氢发动机中的醇裂解氢发生器(1)进行制氢、供氢,以及发动机冷启动状态时快速制氢供氢的工艺流程图

具体实施方式

[0048] 本实用新型醇裂解氢发生器(含电加热器的)1制氢、供氢系统部件包括有:氢发动机31、汽车专用直流电动机33、交流发电机32、醇裂解氢发生器(含电加热器)1、醇贮存箱49、醇泵47、低压的氢气泵41、贮氢筒53(储氢精馏器W)、控制阀57;稳压阀59、氢气控制阀-氢喷嘴62、电磁阀51以及电脑ECU控制电路66等组成。
[0049] 为促使汽车发动机在冷启动时醇裂解氢发生器1催化床快速升温,达到醇裂解制氢的工作温度,在反应室16和汽化过热室26底部装有冷启动电加热器24,冷启动电加热器24可以是电磁加热器、或者是红外辐射加热器,其耗用的热源电能可由蓄电池组引出直流电驱动直流电动机33带动交流发电机32发电提供。当蓄电池电力不足、贮氢筒存量不够时,为了适应汽车发动机快速启动,并在行车中变负荷工况下对醇裂解氢发生器中电加热器进行安全加热的需要,可用汽油作燃料启动发动机,带动交流发电机32发电,对醇裂解氢发生器中的电加热器提供电力和热源。这样在汽车的行驶中可利用发动机排出的废气余热,同时又可利用电加热的热源,在两种热源的相互作用下使反应器床温在三至五分钟内达到设定的床温目标进行重整制氢对发动机实现稳定供氢的需要。并根据醇裂解氢发生器升温、恒温、限温的标定由热电偶传输信号,为电脑ECU所控制。
[0050] 汽化过热室26和反应室16是用铜、不锈钢或耐腐蚀铸铁材料制作,为全封闭的圆筒壳体,其前后面板上均布穿孔列管17、23呈圆形蜂窝状。汽化过热室26和反应室16底部通过联通管25接通,反应室16底部填有金属丝网和磁环。在反应室16内和穿孔列管17外壁之间的空间填有醇裂解催化剂。
[0051] 在汽化过热室26的顶部焊有醇燃料输入管接口21。它的外端与醇贮存箱49的输料管46相接。
[0052] 反应室16的顶部法兰盖上焊有醇裂解气(含富氢气)输出管接口19,它与低压的氢气泵41、贮氢筒53、稳压阀59和发动机缸盖上的氢喷嘴62相连接(或与化油器式发动机进气管上的混合器相接,图上未标注)。在反应室16的顶部有封盖20,是为装填催化剂用。封盖20孔上焊有螺纹管可插入热电偶18。热电偶导线与温控电子仪表通过导线相接。
[0053] 为了提高醇裂解氢发生器1对醇裂解的效率,在醇裂解系统中设置了醇液再裂解回路系统。对贮氢筒53内可能存有未经裂解的冷凝醇积液进行处理。当冷凝后的醇积液达到一定存量时,控制电路66中的电子控制器指令打开控制阀51,则贮氢筒53内处于高压的醇积液即通过底插管52、控制阀51、醇管50、返回处于低压的醇贮存箱49内。
[0054] 实施例:在氢电混合动力汽车开始启动前,首先控制电路66中的电子控制器指令接通醇裂解氢发生器1中的冷启动电加热器24电源,为汽化过热室26和反应室16催化床快速升温加热提供热量,在混合动力电动汽车上的蓄电池组电量30-50千瓦充足备用条件下,三分钟温度达到预定值后,控制电路66的自控仪表指令醇泵47启动,醇燃料由醇燃料输入管接口21进入汽化室26升温汽化,经联通管25穿过金属丝网,进入反应室16,使醇蒸汽与催化剂接触并穿过催化床进行催化裂解,转化为醇裂解气(含富氢的气体,主要成分为H2、CO、CO2),再经氢气泵41加压8-12MPa通过储氢精馏器(W)提纯后存于储氢筒53内。最后根据汽车发动机行驶工况需要,在控制电路66中的电脑指令下,将氢气经氢喷嘴62直接喷入缸内作为发动机燃料,驱动汽车行驶。一旦醇裂解氢发生器1中反应室16的催化床温度达到预定值时200℃-300℃之后,汽化过热室26和反应室16进行醇裂解制氢工作所必须的温度和热量,完全可利用氢发动机31排出的尾气余热进行持续稳定地供给。
此时,控制电路66即可指令切断蓄电池组(III)电源,冷启动电加热器24停止工作。这就是用醇裂解制氢,以氢为燃料的氢电混合动力汽车的工作过程。并且排出的尾气在消声管
11、13行进的通道中进行消声降噪;与此同时对汽化过热室26和反应室16壳体外壁,穿孔列管17、23内壁加热为催化床提供热量。由于醇裂解过程是吸热反应,需耗用排出尾气所携带的大量余热,这样即降低排出尾气的温度和压力,又可与消声器11、13协同进一步降低由排出尾气所产生的噪音。当热电偶信号传输催化床温度超过预定值时,为避免催化剂过热影响活性和寿命,控制电路66中的自控仪表指令排气分流阀6;排出的高温尾气中有一部份直接进入排气分流管8,经消声器尾管22排出。
[0055] 在有220伏交流电源的地方,本实用新型可直接采用外接交流电源方式,加热醇裂解氢发生器(1)反应器,让醇裂解氢发生器(1)达到工作温度,在冷启动状态下醇裂解制氢。
[0056] 本实用新型可以用电脑ECU(Electronic Control Unit)电子控制器,依据预先安装的传感器/热电偶获得的醇裂解氢发生器1升温、恒温、限温的标定传输信号,直接用汽车发动机带动交流发电机32发电,为冷却的醇裂解氢发生器1中的冷启动电加热器24进行电加热,实现发明目的。
[0057] 本实用新型醇裂解氢发生器1的裂解工作温度是在250-300度,醇裂解氢发生器1的最高温度550℃以下。
[0058] 根据醇裂解氢发生器升温、恒温、限温的标定由热电偶传输信号,电脑ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元,又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器,也叫汽车专用单片机。它和普通的单片机一样,由微处理器(CPU)、存储器(ROM、、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成所控制。
[0059] 本实用新型在氢发动机排气管路上串接一个醇裂解氢发生器,它可利用排气余热(并用电加热作为醇裂解氢发生器反应床的冷态升温、恒温的补充热源),将醇催化裂解随车制氢,并使所产氢气作为发动机燃料运转,以此驱动汽车行驶和发电机发电,并对用户供电。当和电动机组合驱动汽车时,可达到超低排放或零排放水平。而制醇原料丰富,有甘蔗、玉米、高粱、木薯等均是可再生的资源,取之不尽,用之不竭。所述制氢的原料醇类可以是50°-65°含水甲醇或乙醇,制造工艺简单,成本低廉。液态醇的贮存、运输和网络供应也十分安全和方便。实现具有成本低、热效率高、结构更加合理、能与混合动力电动汽车组合匹配成为可再生的、低碳氢电混合动力汽车。
[0060] 1-醇裂解氢发生器;2-排气管;20-封盖;21-醇燃料输入管接口;22-消声器尾管;23-穿孔列管;24-冷启动电加热器;25-联通管;26-汽化过热室;3-尾气进气管;31-氢发动机(带交流发电机的);32-交流发电机;33-直流电动机;4-排气消声管;
41-氢气泵2;46-醇输入管;47-醇泵;48-控制阀;49-醇贮存箱;5-排气消声孔;50-醇管;51-控制阀;52-底部插管;53-贮氢筒;55-氢气输出管;57-控制阀;58-氢气输出管;59-稳压阀;6-排气分流阀;7-排气碟阀;62-氢喷嘴;66-控制电路;8-排气分流管;
9-消声器通孔隔板;10-排气通道接头;11、13-消声管;12、14、15-消声隔板;16-反应室;
17-穿孔列管;18-温控热电偶;19-氢气输出管接口,I-汽车底盘;II-电机;III-蓄电池组;IV-车轮。
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