[實用新型]車載制氫裝置

無效

• 申請號: 200920176047.8
• 申請日: 2009-09-10
• 公開（公告）號: CN201485267U
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 徐光國;任春光
• 申請（專利權）人: 任春光
• 主分類號: C01B3/22
• 分類號: C01B3/22;B60K13/00;B60K15/10;F02M25/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)、技術領域?本實用新型涉及一種制取氫氣的專用裝置。具體地說，是一種利用內燃機廢氣余熱將甲醇催化裂解重整的車載制氫裝置。

(二)、背景技術?氫能以其清潔、高效、可再生被視為本世紀最具發展潛力的能源，而且現有燃燒石油燃料的汽車內燃機不做任何改動就可以摻氫混燃。氫燃料用于汽車時也有諸多優點，例如，氫的單位質量發熱量高于汽油；氫的火焰傳播速度較汽油快得多；氫比汽油具有更寬的著火界限、點火能量小等。醇氫代燃是二十一世紀的高科技產業熱點，因此，氫能被認為是最具有前景的汽車內燃機代用燃料。由于摻氫混合燃料，易實現稀薄燃燒，可在寬廣的工況內得到較好的燃油經濟性。

近年國內外針對氫燃料難以直接隨車儲存的特點，以甲醇代替氫氣隨車攜帶，并利用發動機排氣余熱將甲醇水溶液重整為氫，將甲醇重整氣與汽油或柴油混合作為發動機燃料，較好地解決了氫燃料在汽車發動機上的儲存、攜帶，使氫燃料在汽車發動機上的推廣應用成為可能。汽車上即時發生的氫氣還可以即時再生尾氣處理器中的催化劑。車載制氫還免去了氫能的儲存與運輸環節。

內燃機余熱甲醇制氫方式產生的甲醇重整氣，除含氫氣以外還包含少量的CO、CO₂、O₂、N₂等氣體。這種制氫方式產生的氣體特別適合于內燃機的摻氫混燃，富氫燃油混合氣界限比純燃油混合氣寬得多，能夠在不同混合比下實現穩定的超稀薄燃燒，得到較好的燃油經濟性。氫氣在空氣中的擴散速度和燃燒速度較快，有利于汽油和空氣的均勻混合和快速燃燒，使得混氫內燃機排放減少、動力性提高、油耗降低并可替代30～40％的燃油。此外，回收部分尾氣余熱，較大程度降低了尾氣排入大氣的溫度，減少了尾氣的熱污染和噪聲污染。

車載甲醇重整制氫裝置，目前多采用管式和板翅式結構。公開號為CN85109487的中國專利公開了一種“余熱制氫發動機”，由10～20根薄壁不銹鋼細管焊接到2塊端板上，鋼管內部通燃燒氣，用于加熱換熱管，鋼管外部涂上重整催化劑用于催化甲醇和水蒸氣。由于鋼管外表面面積較小，催化劑涂敷面積有限，使得處于重整器空腔的未接觸到催化劑的甲醇和水蒸氣難以發生重整反應，導致產氫率低、甲醇轉化率低。

“板翅式反應器中甲醇水蒸氣重整制氫”(潘立衛，王樹東，，化工學報，2005，56(3)：468～473)公開了一種板翅式甲醇重整器。它由波浪狀不銹鋼薄板和圍板焊接而成，采用盡可能多的波浪是為了增大催化劑涂敷和換熱表面積，該重整器分為內腔-燃燒氣腔和外腔-甲醇和水蒸氣反應腔，由于只能在波浪板表面涂敷催化劑，使得反應腔內遠離波浪板表面的甲醇和水蒸氣難以發生重整反應，直接從排氣口排出，導致產氫率低、甲醇轉化率低。

上述余熱裂解制氫裝置皆為利用內燃機排氣管尾氣的余熱直接加制氫裝置的裂解催化反應床，難以保證裂解催化反應床的溫度恒定，這將嚴重影響醇類燃料裂解富氣氣體的質量及制氫量，造成該類余熱裂解制氫裝置難以與內燃機配合協調工作。另一方面，由于對催化劑的加熱方式是帶火焰的內燃機尾氣直接加熱鋼管，很容易導致催化劑失活，嚴重影響制氫裝置中催化劑的使用壽命。

(三)、實用新型內容?本實用新型的目的是為了克服現有的車載重整制氫裝置的缺陷，而提供一種新的車載制氫裝置。本實用新型所要解決的技術問題是：第一、能夠將汽車內燃機尾氣熱量儲存于加熱器中，以保持制氫反應具有合適、恒定的溫度；第二、催化裂解重整反應由氣霧加熱代替帶火焰的尾氣直接加熱，以延長催化劑的使用壽命；第三、本裝置具有更加合理、靈活的安裝方式。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用了以下技術方案。

一種車載制氫裝置，包括醇箱，其特征在于：醇箱的醇出口通過醇管連接有加熱器，加熱器的醇汽出口通過醇管連接有反應器，反應器帶有用于與車輛發動機連接的裂解氣出口；所述的加熱器一端帶有用于與車輛發動機連接的尾氣進口，另一端帶有用于與消音器連接的尾氣出口。

還包括內腔設置有換熱管的氣水分離器；所述的醇出口與加熱器之間的醇管經過該氣水分離器內腔的換熱管；所述的反應器的裂解氣出口連接氣水分離器的進氫口，該氣水分離器帶有用于與車輛發動機連接的出氫口。

所述的加熱器包括圓筒狀的殼體和殼體內部的內蓄熱體；殼體的內腔空間一端連通尾氣進口，另一端連通尾氣出口；殼體的內腔空間內還設置有盤繞在內蓄熱體上的螺旋狀熱交換管，該熱交換管一端連接醇出口與加熱器之間的醇管，另一端連接加熱器與反應器之間的醇管；所述的內蓄熱體由內蓄熱管和設置于內蓄熱管內壁上的若干徑向走向的的內翅片組成。