一种利用汽车尾气余热重整乙醇水蒸气制氢气燃料的汽车，汽车发动机进气口通过氢气供气管连接氢气储备瓶，发动机排气管上的汽车催化转换器连接一利用尾气余热重整乙醇水蒸气制氢气的装置，该装置由相互连通的乙醇水溶液汽化箱和乙醇水蒸气重整氢气箱构成，其重整氢气箱内设有尾气通过管和填充有催化剂，尾气通过管分别连接汽车催化转换器和汽化箱，汽化箱连接消声器，该汽化箱内设有乙醇水溶液汽化管，该汽化管的进口通过乙醇水溶液输送管与乙醇水溶液箱中的液体电动计量泵连接，该汽化管的出口通过汽管连接重整氢气箱的乙醇水蒸气进口，重整氢气箱的氢气出口经除湿冷却装置连通氢气输送管，氢气输送管连接氢气储备瓶。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及新能源汽车领域，特别涉及一种利用汽车尾气余热重整乙醇水蒸气制氢气燃料的汽车。
技术介绍
生物能源作为可再生的能源倍受人类青睐，目前以生物乙醇为代表的生物能源已得到一定范围的运用。以生物能源发展比较好的端典为例，生物乙醇多数采用玉米提取，这种用玉米提取生物乙醇的方案又给人类带来新的危机——粮食危机，而这种方案提取乙醇所需消耗的能源，占乙醇燃烧释放能量的3/4以上，由此决定了此方案注定不可持续。目前，中国石油化工集团经过7年的努力，成功地攻克了以玉米秸秆为主的植物纤维制生物乙醇生产技术，形成全套植物纤维制生物乙醇生产技术。我国每年可收集的秸秆约7亿吨，按5亿吨秸秆产1亿吨生物乙醇计算，年产生物乙醇可达到1.4亿吨。2013年底，中石化技术团队完成年产5万吨纤维素制乙醇工艺开发，可为万吨级示范装置提供技术支撑。生物乙醇作为燃料最大的优点就是环保，在燃烧或重整生物乙醇向大气排放CO2(二氧化碳)时，应不计碳排放。其主要化学反应方程式为：直接燃烧 C2H5OH+3O2＝2CO2+3H2O重整反应 CH3CH2OH+3H2O→6H2+2CO2因为生物乙醇中的“C”元素是植物通过光合作用，吸收大气中的CO2生长成的纤维素(碳水化合物)，此元素通过燃烧再次释放大气中，只不过 是碳元素的一个大循环而已。中国石化集团2013年就有万吨级工程化纤维素制乙醇的技术，那么为什么到2013后广大农村还在采用焚烧玉米秸秆来对秸秆进行处理呢？为什么纤维素制乙醇产业化如此小规模？分析主要原因：一、生物乙醇用途不广造成的局面。目前生物乙醇主要用途是掺合到汽油中供汽车使用，由于汽油的热值为46MJ/Kg，而乙醇的热值为29.7MJ/Kg，固我国采用的乙醇汽油为掺10％的乙醇，即市面上E10乙醇汽油。国外有掺15％、20％的，最高也不超过25％。生物乙醇除了汽车用一小部分外，其它只有通过蒸馏提纯给工业以及医用而已，所以限制了其发展。二、规模化制造乙醇粗产品成本虽然很低，但要提纯到99.5％的无水乙醇成本却很高，如以高成本的无水乙醇作为燃料应用，显然不被市场接受。并且，以乙醇汽油作燃料还存在以下缺点：1.乙醇的热值是常规车用汽油的64.57％，据有关资料的报道，若汽车不作任何改动就使用含乙醇10％的乙醇汽油时，发动机的油耗会增加5％。2.乙醇的汽化潜热大，理论空燃比下的蒸发温度大于常规汽油。乙醇汽油影响混合气的形成及燃烧速度，导致汽车动力性，经济型，及冷启动性的下降，不利于汽车的加速性。3.乙醇在燃烧过程中会产生乙酸，对汽车金属特别是铜有腐蚀作用。有关试验表明，在汽油中乙醇的含量在0～10％时，对金属基本没有腐蚀，但乙醇汽油中乙醇含量超过15％时，必须添加有效的腐蚀抑止剂。4.乙醇是一种优良溶剂，乙醇汽油容易对汽车的密封橡胶及其他合成非金属材料产生轻微的腐蚀，溶涨，软化或龟裂作用。5.乙醇极易溶于水，车用乙醇汽油的含水量超过标准指标后，容易发生液相分离。因生物乙醇通过纤维素提取，粗产品一般是8-15％的乙醇水溶液，后经过多次的蒸馏、萃取等方式提纯，得到所谓的纯乙醇，但乙醇极易溶于水，95％的乙醇水溶液有共沸现象(78.15℃)，想要提纯到100％的乙醇浓度几乎不可能，目前掺混到汽油中乙醇浓度是99.5％，即所谓的纯乙醇。超过95％乙醇浓度的提纯成本极大，所以E10乙醇汽油中一定含有少量的水，这也是我国制定乙醇汽油只掺10％行业标准的原因。以乙醇汽油作燃料的优点：由于乙醇分子式中含有氧元素，可使汽油燃烧更充分，利于尾气排放物达标。然而，采用纯乙醇作燃料，需重新设计乙醇内燃机，目前此方案在巴西得到普遍便用。但存在开发费用大，内燃机开发费总和高的惊人，且乙醇的燃值低，开发出的乙醇内燃机升功率较小，同样造成资源浪费。关于氢气汽车：在2008年3月德国宝马公司宣布其单一氢气燃料的汽车“BMW HYDROGEN7 mono fuel”已量产，考虑到氢气是世界上最轻的物质，以此作为汽车为唯一燃料，携带量与续航里程存在相互矛盾的问题，宝马公司采用液态氢，然而，液态氢又存在必需在低温下保存和加气点未普及等问题，故中国长安汽车集团公司等大型汽车公司都试制过氢气汽车，都因续航里程、液态氢携带和加气点未普及等问题，而无法量产和批量普及使用。关于氢气燃料电池：燃料电池其原理：一种电化学装置，其组成与一般电池相似。其单体电池是由正极(即氧化剂电极)、负极(即燃料电极)、电解质组成。不同的是一 般电池的活性物质一次性制造，贮备在电池内部，不可重复添加，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。燃料电池其实就是把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，在电池内部进行化学反应。理论上只要反应物不断输入，反应附产物不断排除，氢气燃料电池就能连续地发电。氢气燃料电池的化学反应方程式为：负极：H2+2OH-→2H2O+2e-正极：1/2O2+H2O+2e-→2OH-电池反应：H2+1/2O2＝＝H2O目前世界各大汽车制造公司都在大力开发氢气燃料电池电动车，其技术瓶颈是氢气的携带问题，一般用高压或低温存储的方式，不仅代价高昂，且存在极大的安全隐患。但如果加气点普及，其加气速度比锂电池充电速度快很多，一般80L的气瓶在加气压力20MPa下，充满只需10分钟左右，而锂电池的小汽车充满电需8小时以上。氢气燃料电池与内燃机燃烧氢气两方案对比：1.氢气燃料电池是化学能直接转化为电能，通过电动机做功，高效率电动机的效率95％以上，不需要经过化学能、热能和机械能(发电机)的中间变换；而内燃机燃烧氢气是化学能先转化为热能，再通过内燃机的转化为机械能做功，如需转化为电能，还需经发电机组发电，其平均热效率只有30％左右；燃料电池的理论效率85％，目前车用氢气燃料电池的效率平均为60％左右,所以氢气燃料电池方案的效率是内燃机燃烧氢气方案的二倍左右。2.氢气燃料电池方案中氢气不是直接通过燃烧，是通过电化学反应，其 最终产物只有水；而内燃机燃烧氢气方案，其最终产物除了水外，还有小部分的CO(一氧化碳)、CH(碳氢)、NOX(氮氧)等。3.氢气燃料电池技术上目前不存在大的问题，制约其发展的是加气站、氢气携带、制造成本几个方面，但其节能和环保的优势至今无任何技术可憾动，可能成为未来汽车的终级目标。汽车尾气余热的应用：内燃机发展至今，其热效率高的已达40％以上(至今公布的最高内燃机热效率是日本丰田：汽油机38％、柴油机44％)，如以各种汽车的平均热效率计算在30％左右，则意味着有三分之二的热量被浪费，即近70％的能量被浪费，其中大约50％的热量随汽车尾气排出，20％左右的热量随内燃机冷却系统排出。故汽车尾气余热至今没有得到充分利用。几年前，德国宝马公司宣布一项技术：利用某一工质在汽车尾气中进行热交换，使得尾气中80％以上的能量得以回收，产生蒸汽压后被直接导入与曲轴相连接的膨胀单元(做功机)，大部分剩余的热量被发动机冷却循环系统吸收，成为涡轮蒸汽机的第二能量。经实验证明：汽油机的热效率提高15％，测试中宝马上1.8升四缸发动机油耗降低了15％，输出功率增加了10KW，扭矩增加了近20NM。此技术路线虽说有巨本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用汽车尾气余热重整乙醇水蒸气制氢气燃料的汽车，包括设置于汽车上的发动机，该发动机（1）的排气歧管（2）连接排气管（3），排气管（3）上安装有汽车催化转换器（3a），其特征在于：所述发动机为以氢气为燃料的发动机（1），所述发动机（1）的燃料进气口通过氢气供气管（33）经第一电控阀（17）连接氢气储备瓶（16）的出气口（16b），一利用尾气余热重整乙醇水蒸气制氢气的装置连接在汽车催化转换器（3a）的下游端，该利用尾气余热重整乙醇水蒸气制氢气的装置由相互连通的乙醇水溶液汽化箱（19）和乙醇水蒸气重整氢气箱（5）构成，其中，所述乙醇水蒸气重整氢气箱（5）内设有与汽车催化转换器（3a）相连的尾气通过管（29）和填充有催化剂（18），所述乙醇水溶液汽化箱（19）连接消声器（6），该乙醇水溶液汽化箱（19）内设有乙醇水溶液汽化管（24），该汽化管（24）的乙醇水溶液进口（24a）通过乙醇水溶液输送管（10）与设于乙醇水溶液箱（8）中的液体电动计量泵（9）连接，汽化管（24）的乙醇水蒸气出口（24b）通过蒸汽管（13）连接乙醇水蒸气重整氢气箱（5）的乙醇水蒸气进口（5a），乙醇水蒸气重整氢气箱（5）的氢气出口（5b）连通一除湿冷却装置（15）的进口（15a），该除湿冷却装置（15）的出口（15b）通过氢气输送管（12）经气体电动泵（34）、单向阀（35）连接氢气储备瓶（16）的进气口（16a），该氢气储备瓶的进气口（16a）设有氢气压力传感器（36）；所述乙醇水蒸气重整氢气箱（5）设有温度传感器（4），所述温度传感器（4）、液体电动计量泵（9）、气体电动泵（34）、氢气压力传感器（36）、第一电控阀（17）与一控制模块（7）电连接。...
【技术特征摘要】
1.一种利用汽车尾气余热重整乙醇水蒸气制氢气燃料的汽车，包括设置于汽车上的发动机，该发动机（1）的排气歧管（2）连接排气管（3），排气管（3）上安装有汽车催化转换器（3a），其特征在于：所述发动机为以氢气为燃料的发动机（1），所述发动机（1）的燃料进气口通过氢气供气管（33）经第一电控阀（17）连接氢气储备瓶（16）的出气口（16b），一利用尾气余热重整乙醇水蒸气制氢气的装置连接在汽车催化转换器（3a）的下游端，该利用尾气余热重整乙醇水蒸气制氢气的装置由相互连通的乙醇水溶液汽化箱（19）和乙醇水蒸气重整氢气箱（5）构成，其中，所述乙醇水蒸气重整氢气箱（5）内设有与汽车催化转换器（3a）相连的尾气通过管（29）和填充有催化剂（18），所述乙醇水溶液汽化箱（19）连接消声器（6），该乙醇水溶液汽化箱（19）内设有乙醇水溶液汽化管（24），该汽化管（24）的乙醇水溶液进口（24a）通过乙醇水溶液输送管（10）与设于乙醇水溶液箱（8）中的液体电动计量泵（9）连接，汽化管（24）的乙醇水蒸气出口（24b）通过蒸汽管（13）连接乙醇水蒸气重整氢气箱（5）的乙醇水蒸气进口（5a），乙醇水蒸气重整氢气箱（5）的氢气出口（5b）连通一除湿冷却装置（15）的进口（15a），该除湿冷却装置（15）的出口（15b）通过氢气输送管（12）经气体电动泵（34）、单向阀（35）连接氢气储备瓶（16）的进气口（16a），该氢气储备瓶的进气口（16a）设有氢气压力传感器（36）；所述乙醇水蒸气重整氢气箱（5）设有温度传感器（4），所述温度传感器（4）、液体电动计量泵（9）、气体电动泵（34）、氢气压力传感器（36）、第一电控阀（17）与一控制模块（7）电连接。2.根据权利要求1所述的利用汽车尾气余热重整乙醇水蒸气制氢气燃料的汽车，其特征在于：所述乙醇水溶液汽化箱（19）由用于汽车尾气通过的筒状壳体（26）和乙醇水溶液汽化管（24）构成，所述乙醇水溶液汽化管（24）设于筒状壳体（26）内，该汽化管（24）的乙醇水溶液进口（24a）设于筒状壳体（26）下游端侧壁，汽化管（24）的乙醇水蒸气出口（24b）设于筒状壳体（26）上游端侧壁，汽化管（24）与筒状壳体（26）之间留有尾气通道（27）。3.根据权利要求2所述的利用汽车尾气余热重整乙醇水蒸气制氢气燃料的汽车，其特征在于：所述用于尾气通过的筒状壳体（26）的内腔设有多叶片式热交换支架（23），所述多叶片式热交换支架（23）的轴向沿筒状壳体（26）轴向延伸，该多叶片式热交换支架（23）横截面的多个叶片呈放射状沿筒状壳体（26）径向延伸，各叶片之间留有尾气通道（27），各叶片上沿轴向分别设有若干用于固定乙醇水溶液汽化管（24）的定位槽（28），所述乙醇水溶液汽化管（24）...
【专利技术属性】
技术研发人员：王东亮，
申请(专利权)人：王东亮，
类型：新型
国别省市：江西;36
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