[發明專利]具有燃料電池發電再生的NOx再生

無效

• 申請號: 200480039204.0
• 申請日: 2004-11-17
• 公開（公告）號: CN101155706A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發明（設計）人: K·劉;F·A·克庫姆
• 申請（專利權）人: 殼牌氫氣有限責任公司
• 主分類號: B60K1/00
• 分類號: B60K1/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 范莉

技術領域

本發明涉及在具有內燃機的車輛中結合應用氫氣和一氧化碳的混合發電氣體(在下文中稱合成氣)以在NOx捕集器中再生NOx吸附劑，以及轉移一部分H₂合成氣以給車輛(例如柴油機重載車)中的燃料電池輔助發電系統提供含氫燃料。

背景技術

在具有內燃機的車輛中，為了減少排氣中的氮氧化物(NOx)，已知的做法是制造氫氣和一氧化碳的氣態混合物(以下稱合成氣)來再生NOx捕集器中的吸附材料。美國共同待審專利系列No.10/243,105(申請2002年9月13日)中公開了由發動機燃料、發動機排氣和空氣生成的合成氣以用于再生NOx捕集器。這種系統的另一個實例在共同擁有的美國共同待審專利系列No.10/309,712(申請2002年12月4日)中被詳細闡述。

如圖1所示，在現有技術的系統中，發動機系統11包括內燃機12，該內燃機接收管線13中的燃料和空氣的混合物。管線17中的空氣通常由渦輪增壓風機(turbo?charger)提供，并通過閥18來合適地調節空氣壓力。燃料由燃料泵20供給到管線19中。管線23中的發動機排氣通過閥或固定節流孔板24被供應到靜態混合器25中；同時管線19中的燃料通過閥或固定節流孔板26也被供應到靜態混合器25中。管線29中靜態混合器的輸出被施加到部分催化氧化器(CPO)30中，該部分催化氧化器(CPO)生成氫氣、一氧化碳以及其它氣體的氣態混合物，這些都是傳統的技術，與本項發明無關。CPO的輸出在管線31中被施加到二通閥33中，但是該閥也可以是有更多選擇方向的閥，如本文的其它地方所述。

管線23中的排氣也被供給到合成氣利用設備中，例如，經組閥34供送到一對NOx捕集器35中，這在前述的申請系列No.10/243,105的專利中公開，并且可以利用例如碳酸鋇作為NOx吸附材料以減少發動機中NOx的散發。組閥34的另一個輸入是由二通閥33中的一個設置供給到管線38中的。從而，當一個NOx捕集器中的吸附材料被合成氣再生時，在較短的時間內(通常是5-10秒)，從控制器40發出的信號39將使二通閥33給組閥34提供有效數量的合成氣；在這種情況下，合成氣的有效數量是指再生NOx捕集器所需的量。控制器40通過信號41來回地轉換組閥34，以便使所述NOx捕集器在較長的周期內(通常約80-100秒)交替地吸收NOx，而且在相對較短的時間內被合成氣再生。

當不需要合成氣時，通過信號39，控制器40使二通閥33設置成將合成氣供應到EGR管線43中，該管線43通過傳統的EGR閥44接收排氣管線23中的排氣。EGR氣體在熱交換器45中被冷卻、經過另一個傳統的EGR閥46、在剛要進入發動機的燃燒室之前在此與空氣/燃料的混合物相混合。EGR的構件43-46是傳統形式的。

圖1的設備中，當發動機12正常運轉時，使得CPO在其額定容量下運行，以連續地提供有效或足夠量的合成氣。CPO的輸出被交替地供給到NOx捕集器35或者被轉移到發動機12的入口。由于合成氣的熱值在發動機中被回收利用，從而改善了發動機的運轉，并且減少了不希望的排放，用于產生合成氣的燃料數量不會導致整個發動機系統的效率損失。通過使得CPO連續地進行運轉(在發動機正常運轉時)，就不需要頻繁地啟動和關閉CPO；因此，CPO的控制被顯著的簡化，而且使損壞CPO催化劑的風險減到最小。

在大型重載車輛中，典型的是那些由柴油發動機驅動的大型重載車輛，會不時地消耗一定數量的電能，這就需要輔助供電單元。而現有可用的輔助供電單元非常昂貴，并且驅動輔助供電單元所需的燃料處理系統也非常復雜和昂貴，它在普通的應用情況下并不實用。

發明內容

本項發明的目的包括：一種用于大型重載車輛的實用輔助供電單元；一種可以通過很節省成本的、并且高效率的方式供以燃料的輔助供電單元；一種可與附屬于重載車輛的發動機的其他器件兼容并因此能夠與該附屬器件成為一體的輔助供電單元；一種大型重載車輛的改進的輔助系統。