[實(shí)用新型]車載制氫裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920176047.8
• 申請日: 2009-09-10
• 公開（公告）號: CN201485267U
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐光國;任春光
• 申請（專利權(quán)）人: 任春光
• 主分類號: C01B3/22
• 分類號: C01B3/22;B60K13/00;B60K15/10;F02M25/12
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(一)、技術(shù)領(lǐng)域?本實(shí)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(nèi)燃機(jī)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(shù)?氫能以其清潔、高效、可再生被視為本世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉矗椰F(xiàn)有燃燒石油燃料的汽車內(nèi)燃機(jī)不做任何改動就可以摻氫混燃。氫燃料用于汽車時(shí)也有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如，氫的單位質(zhì)量發(fā)熱量高于汽油；氫的火焰?zhèn)鞑ニ俣容^汽油快得多；氫比汽油具有更寬的著火界限、點(diǎn)火能量小等。醇?xì)浯际嵌皇兰o(jì)的高科技產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)，因此，氫能被認(rèn)為是最具有前景的汽車內(nèi)燃機(jī)代用燃料。由于摻氫混合燃料，易實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒，可在寬廣的工況內(nèi)得到較好的燃油經(jīng)濟(jì)性。

近年國內(nèi)外針對氫燃料難以直接隨車儲存的特點(diǎn)，以甲醇代替氫氣隨車攜帶，并利用發(fā)動機(jī)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(fā)動機(jī)燃料，較好地解決了氫燃料在汽車發(fā)動機(jī)上的儲存、攜帶，使氫燃料在汽車發(fā)動機(jī)上的推廣應(yīng)用成為可能。汽車上即時(shí)發(fā)生的氫氣還可以即時(shí)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(yùn)輸環(huán)節(jié)。

內(nèi)燃機(jī)余熱甲醇制氫方式產(chǎn)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(chǎn)生的氣體特別適合于內(nèi)燃機(jī)的摻氫混燃，富氫燃油混合氣界限比純?nèi)加突旌蠚鈱挼枚啵軌蛟诓煌旌媳认聦?shí)現(xiàn)穩(wěn)定的超稀薄燃燒，得到較好的燃油經(jīng)濟(jì)性。氫氣在空氣中的擴(kuò)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(nèi)燃機(jī)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(jié)構(gòu)。公開號為CN85109487的中國專利公開了一種“余熱制氫發(fā)動機(jī)”，由10～20根薄壁不銹鋼細(xì)管焊接到2塊端板上，鋼管內(nèi)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(fā)生重整反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)氫率低、甲醇轉(zhuǎn)化率低。

“板翅式反應(yīng)器中甲醇水蒸氣重整制氫”(潘立衛(wèi)，王樹東，，化工學(xué)報(bào)，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(nèi)腔-燃燒氣腔和外腔-甲醇和水蒸氣反應(yīng)腔，由于只能在波浪板表面涂敷催化劑，使得反應(yīng)腔內(nèi)遠(yuǎn)離波浪板表面的甲醇和水蒸氣難以發(fā)生重整反應(yīng)，直接從排氣口排出，導(dǎo)致產(chǎn)氫率低、甲醇轉(zhuǎn)化率低。

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

(三)、實(shí)用新型內(nèi)容?本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)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(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是：第一、能夠?qū)⑵噧?nèi)燃機(jī)尾氣熱量儲存于加熱器中，以保持制氫反應(yīng)具有合適、恒定的溫度；第二、催化裂解重整反應(yīng)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(shù)問題，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)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(yīng)器，反應(yīng)器帶有用于與車輛發(fā)動機(jī)連接的裂解氣出口；所述的加熱器一端帶有用于與車輛發(fā)動機(jī)連接的尾氣進(jìn)口，另一端帶有用于與消音器連接的尾氣出口。

還包括內(nèi)腔設(shè)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(jīng)過該氣水分離器內(nèi)腔的換熱管；所述的反應(yīng)器的裂解氣出口連接氣水分離器的進(jìn)氫口，該氣水分離器帶有用于與車輛發(fā)動機(jī)連接的出氫口。

所述的加熱器包括圓筒狀的殼體和殼體內(nèi)部的內(nèi)蓄熱體；殼體的內(nèi)腔空間一端連通尾氣進(jìn)口，另一端連通尾氣出口；殼體的內(nèi)腔空間內(nèi)還設(shè)置有盤繞在內(nèi)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(yīng)器之間的醇管；所述的內(nèi)蓄熱體由內(nèi)蓄熱管和設(shè)置于內(nèi)蓄熱管內(nèi)壁上的若干徑向走向的的內(nèi)翅片組成。