[發明專利]一種汽車尾氣凈化處理與余熱發電的一體化裝置

有效

• 申請號: 201410248692.1
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN103993939A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 袁曦明
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: F01N5/02
• 分類號: F01N5/02;F01N3/28;C09K5/06;H02N11/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 喬宇

技術領域

本發明屬于汽車及節能環保領域，具體涉及一種汽車尾氣凈化處理與余熱發電的一體化裝置。

背景技術

伴隨工業化和城市化進程，人類社會特別是城市已經步入了汽車時代，各種車輛與日俱增，并已經成為人們生產、生活和社會運行不可或缺的基本用具。由于城市中的大量汽車運行，汽車尾氣排放量極大，且成分又很復雜，特別是對人體有害的一氧化碳（CO）、氮氧化合物（NOx）碳氫化合物（HC）；汽車尾氣也是城市霧霾產生的重要來源之一，嚴重危害著人類的健康和城市環境乃至整個自然生態系統，引起世人深度關注。

汽車尾氣的排放具有高強度性、間接性、隨機性和機動性，并且會產生高溫振蕩現象；由于過高溫度會使汽車尾氣催化凈化處理物質的活性急劇下降，并且會造成老化嚴重或者脫落；另一方面，汽車尾氣中60%-80%的有毒氣體是在汽車冷啟動時2分鐘內產生的，由于目前使用的大多數催化劑還存在低溫活性較差問題，汽車冷啟動時載體不能快速升溫達到催化反應所需溫度，造成汽車尾氣催化轉化效率低下。從節能方面來看，依據國內現有的技術估算，從汽車尾氣和散熱方面消耗的能量占燃油總能量的70%左右。鑒于汽車運行的特定性，其尾氣排放的間斷性、不確定性及不穩定性，突顯出解決針對汽車尾氣凈化處理、冷啟動污染以及尾氣余熱發電等問題的必要性、迫切性。但是現有技術存在一定技術缺陷，如:國外有公司將汽車尾氣余熱發電裝置裝配在三元催化凈化器與消聲器之間，其裝置過于復雜且占有空間較大；至今還沒有見到汽車尾氣凈化處理與余熱發電的一體化裝置面世。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足提供一種汽車尾氣凈化與余熱發電的一體化裝置。其可克服汽車在快速變化行駛過程中出現的高溫熱振蕩現象對催化劑活性急劇下降的影響；解決汽車由于冷啟動造成的重污染排放；實現汽車尾氣余熱再利用發電。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案是：

提供一種汽車尾氣凈化與余熱發電的一體化裝置，

它包括兩端開口的筒體、筒體內間隔平行設置的若干泡沫碳化硅管、筒體兩端均設置的隔板組、溫差發電器、通電加熱裝置；所述泡沫碳化硅管內設有凈化汽車尾氣用催化劑活性涂層，泡沫碳化硅管外壁涂有絕緣導熱材料，所述泡沫碳化硅管外壁和筒體內壁之間的空隙處填充有金屬合金相變儲能材料；所述每組隔板組由兩塊絕緣耐高溫陶瓷隔板夾合一塊電極材料隔板組成，所述電極材料隔板和絕緣耐高溫陶瓷隔板上相對應設有若干與泡沫碳化硅管相匹配的孔，形成多孔道結構；所述泡沫碳化硅管的兩頭分別由筒體兩端設置的隔板組的孔道支撐固定；所述溫差發電器的熱端與筒體的外壁相聯接，冷端與帶有循環冷卻水孔洞的散熱塊相聯接；所述通電加熱裝置以筒體兩端設置的隔板組中央的電極材料隔板為電極對泡沫碳化硅管進行加熱。

上述方案中，所述電極材料隔板為導電石墨板或銅板。

上述方案中，所述的筒體的截面為三邊形、四邊形、五邊形、六邊形、八邊形、圓形、橢圓形等；所述筒體材料可分別采用CrMo耐熱鋼、OCr₁₈Ni₁₉不銹鋼、鈦合金鋼、耐高溫陶瓷、金屬銅等。

上述方案中，所述的金屬合金相變儲能材料根據不同汽車發動機功率大小選用不同的金屬合金相變儲能材料，其中包括：86.4Al—9.4Si—4.2Sb，46.3Al—4.6Si—49.1Cu，86.4Al—9.4Si—4.2Sb，87.7Al—12.2Si，83.1Al—11.7Si—5.2Mg，66.9Al—33.1Cu，64.1Al—5.2Si—28Cu—6.0Mg，?34.7Mg—65.4Al，96Zn—4Al，46.3Mg—53.7Zn等。

上述方案中，所述溫差發電器與散熱塊采用螺栓緊固，所述散熱塊的孔洞中聯接汽車發動機冷卻循環水。

上述方案中，所述的溫差發電件與汽車電源系統相連，以經汽車電源系統向汽車供電。

上述方案中，所述的一體化裝置還包括冷卻循環水裝置。由此可用于根據需要開啟冷卻循環水裝置將發動機冷卻循環水冷卻至設定水溫。

上述方案中，所述的泡沫碳化硅管采用多孔道結構的泡沫碳化硅管，其孔隙率30%~90%，0.2~5mm孔徑的通孔率達50~99%，其比表面積達（1-10）×10³m²/m³。