[發明專利]醇類催化裂解制氫裝置及其在液體燃料汽車上的應用方法

有效

• 申請號: 201610183258.9
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105649828B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 張樹
• 申請（專利權）人: 張樹
• 主分類號: F02M25/12
• 分類號: F02M25/12;F02M27/02;F01N5/02
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 樓湖斌

一種醇類催化裂解制氫裝置及其在液體燃料汽車上的應用方法，該裝置中的進氣歧管接口設置在靠近預熱管的外殼側壁上，出氣歧管接口設置在靠近反應室的外殼側壁上，進氣歧管接口與出氣歧管接口之間的催化劑中設置有至少一條與催化劑密封隔開的第一尾氣通道，反應室底部設有醇類噴射器，分解出的氫氣和一氧化碳依次經過單向閥、儲氣罐及多個電磁閥后進入發動機各缸進氣歧管進氣門處的。本發明能增大尾氣與催化劑的接觸面積，提高尾氣熱量利用率，更好地利用、保護催化劑，延長催化劑使用壽命，改善發動機在啟動升溫、怠速運轉時的燃燒狀況，使進入發動機各缸進氣歧管進氣門處的氫氣的量能夠隨發動機工況的變化而改變，實現氫氣與燃料的最佳配比。

技術領域：

本發明涉及甲醇制氫技術領域，具體講是一種小型電控雙熱源醇類催化裂解制氫裝置及其在液體燃料汽車上的應用方法。

背景技術：

氫是目前最輕分子，它在自然界以化合物的方式存在。氫氣與氧氣化合時會釋放出大量能量。氫氣易于和空氣均勻混合，其著火極限為4.1～75％，最大火焰傳播速度為291cm/s，最大火焰傳播速度是汽油的7.72倍。使用氫與汽油、柴油、天然氣混合燃料，會帶來經濟性、動力性和發動機派發性能的改善，其原因氫的燃燒速度快，原燃料摻入一定比例的氫氣后，會大大縮短燃料的速燃期，使燃燒效率增加。尤其是在柴油機中加入氫氣后，由于氫氣的著火極限很寬(4.1～75％)，氣缸內溫度一旦達到其著火溫度，氫氣便著火燃燒。由于氫氣的火焰傳播速度比柴油快得多，推動柴油一起燃燒，使氣缸內火焰傳播速度提高，燃料更快燃燒，使柴油機速燃期縮短。在這一時期，由于燃燒速度加快，消耗的燃料也比原來多，使緩燃期的可燃混合氣濃度下降，降低了缺氧條件下柴油的數量，減少柴油裂解，產生游離碳的因素。緩燃期縮短，破壞了碳煙(PM2.5)形成的條件，可以大幅度的降低柴油發動機的顆粒排放。適量的摻入氫氣，即可保持柴油發動機原來的特性，還可以達到無顆粒物排放。目前，現有技術的制氫方法多數采用醇類裂解制氫方法，比如甲醇或乙醇，它們是碳、氫、氧的化合物，在加熱、減壓、催化的情況下會分解成氫氣(H₂)和一氧化碳(CO)。

本申請人已申請的授權公告號為CN1111647C的發明專利公開了一種降低柴油發動機碳煙的方法及其消煙凈化裝置，其主要特點在于利用車輛尾氣和低壓電加熱器的供熱，使醇類催化裂解得到氫氣(H₂)和一氧化碳(CO)，從而能夠經濟、簡便地大幅度降低柴油發動機碳煙，達到低碳煙，甚至無碳煙排放，并同時降低NO_x的排放。

然而經過多年地不斷實踐，我們發現該消煙凈化裝置存在兩個缺陷：1、進入到醇類裂解反應室中的發動機尾氣與反應室中的催化劑的接觸面積比較少，即催化劑的吸熱面積比較小，從而降低了發動機尾氣熱量的利用率；2、原裝置中需要進行催化裂解的甲醇是通過甲醇泵的工作從甲醇箱中定量地泵入甲醇裂解反應室中，由于甲醇量不是按需要供給，因此催化劑的能力沒有被完全地利用，也不能較好地保護催化劑，最終導致縮短催化劑的使用壽命。

與此同時，我們還發現原降低發動機碳煙方法也存在以下兩個缺陷：1、我們知道，發動機在啟動升溫、怠速運轉時的燃燒狀況很差，排放量大，而原方法只通過一個壓力平衡罐和一個電磁閥將原消煙凈化裝置的氫氣和一氧化碳排氣口與發動機進氣歧管總管入口處連通，壓力平衡罐的容積很小，只起到進氣時平衡壓力的作用，基本不儲存氫氣，因此該方法無法改善發動機在啟動升溫、怠速運轉時的燃燒狀況；2、原方法將氫氣和一氧化碳只引入到發動機進氣歧管總管入口處，因此進入發動機各缸進氣歧管進氣門處的氫氣和一氧化碳分配量存在較大的差異。

發明內容：

本發明要解決的技術問題是，提供一種不但能夠有效增大發動機尾氣與催化劑的接觸面積，提高發動機尾氣熱量的利用率，而且可以更好地利用催化劑的能力，較好地保護催化劑，延長催化劑的使用壽命的醇類催化裂解制氫裝置。