【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氢能源装备，具体涉及一种氨氢混合燃料制备供给系统。
技术介绍
1、气候变化是当前人类生存和发展所面临的共同挑战。为了减少碳排放，人们将目光投向太阳能、风能、水能、地热能等可再生能源。但以上可再生能源存在能量密度低、时空分布不均衡、不稳定、成本较高等特点，其能量的储存及应用在移动式能源装备较为困难，成为其规模化应用的瓶颈。纯净的氢气具有燃烧速度快、燃烧范围较宽和清洁无污染等优点，但其难以液化压缩、相对分子质量低、爆炸极限范围宽等性质导致了安全、储存和运输等问题，致使纯氢在移动式能源装备上的应用受到了较大的限制。氨气具有含氢量高、能量密度大、易液化、制备方法成熟和便于储存和运输等优点，由于其燃烧需要较高的点火能量、燃烧范围较窄、燃烧速率较低等因素导致其应用收到很大限制。
2、为了解决上述问题，研究者将两种气体以一定比例混合制备氨氢混合燃料，使两种燃料的优势互补，其中氢气充当燃料添加剂，以达到拓宽混合燃料燃烧范围、提高燃烧速率、降低碳排放的目的。此外，现有氢氨混合燃料制备方法来源有两种：第一种是利用分别设置的纯净氨气和氢气，通过混合装置进行定比例的混合；第二种通过氨的热分解产生氨/氢混合气；第一种由于需要携带氢气储存罐，氢气储存量有限且存在安全隐患；第二种充分利用氨易于液化存储的优点，现场制氢-供氢，但是目前公开的技术，以重型汽车、机车、大型船舶等为代表的移动式能源装置，难以实现氮气、氢气的有效分离和氢气、氨气的高效混合和输出。
技术实现思路
1、为了解决以重型
2、本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种可移动式氨氢混合燃料制备供给系统，包括氨供给单元、氨制氢单元和氨氢燃料调制单元；所述氨制氢单元和氨氢燃料调制单元之间设置有氢气通透膜组件；所述氢气通透膜组件包括两块多孔夫板和氢气选择性通透膜，所述氢气选择性通透膜被上下两块多孔夹板夫紧固定；所述所述氨供给单元包括通过管路连接的液氨储存罐、液氨气化调节装置和气态氨储存箱，所述液氨气化调节箱设置在液氨储存罐与气态氨储存箱之间，所述液氨储存罐上设置有压力调节阀和第四电动闸阀；所述氨供给单元和氨制氢单元之间设置有第一电动闸阀，氨气从气态氨储存箱流出经过第一电动闸阀进入反应室。
4、所述氨氢燃料调制单元包括氨氢燃料调制室和氢气浓度传感变送器；氨氢燃料调制室的起始端与气态氨储存箱之间设置有第一电动减压阀，氨气经过第一电动减压阀通入氨氢燃料调制室的起始端，所述氨氢燃料调制室内部为连续设置的变径循环结构单元，所述每个循环结构单元包括工作气体加速段、卷吸段和扩散混合段；所述氨氢燃料调制室的末端设置有氢气浓度传感变送器和第二电动闸阀；所述氨氢燃料调制室的末端和反应室之间设置有第三电动闸阀和循环气泵。
5、进一步的，所述液氨气化调节装置内部设置有加热部件和第二电动减压阀，所述加热部件的热源为电加热和.或氨氢燃料燃烧产生的余热，所述液氨在液氨气化调节装置中完成升温、减压气化的过程，所述液氨气化调节装置的作用是调节装置内压力并向气态氨储存箱内及时补充氨气。
6、进一步的，所述氨制氢单元包括：反应室、气体引出室、气体冷却室和废气出口；所述气体引出室设置在反应室和气体冷却室的中间，所述气体冷却室外部环绕设置气体冷却环腔，所述废气出口设置在制氢单元端口处。
7、进一步的，所述反应室中装填有蜂窝孔隙催化剂填料，所述催化剂活性金属成分不限于ru、ni、rh、co中的一种或多种，载体为不规则形状的蜂窝陶瓷。
8、进一步的，所述氨制氢单元的工作压力为0.2～0.4mpa，所述反应室温度维持在300℃～500℃，热量来源可为氨氢燃料燃烧后的余热和/或电加热。
9、进一步的，将反应室中主要成分为氮气和氢气的混合气引入所述的气体引出室的腔室内，并通过腔室顶部的喷嘴，喷出至气体冷却室内部；所述的气体冷却环腔由外层包裹的环形腔室组成，其内部通有冷却空气或者冷却水，将气体冷却室内部高温气体冷却至90℃以下。
10、进一步的，所述氢气通透膜组件通过紧固螺栓与氨氢燃料调制室紧固密封连接。
11、进一步的，为了向氨氢燃料调制室提供更纯净的氢气，所述氢气选择性通透膜对氢气高通透性，对氮气和氨气低通透性，其材质具体为二甲基硅氧烷、聚苯醚或两者混合改性物。
12、进一步的，所述氨氢燃料调制室至少设置一个循环结构单元。调制室内部设置多个循环结构单元，每个循环单元包括工作气体加速段、卷吸段和扩散混合段，并根据实际长度，调整循环单元个数。
13、进一步的，所述的氨氢燃料调制室的工作压力为0.1mpa(即1atm)，与氨制氢反应室保持着较大的压差，有利于提高氢气的通透效率，氨氢燃料调制室左端通入高压氨射流，实现对透入的氢气进行吹扫的作用。
14、其中工作气加速段利用伯努利原理，通流截面急剧减小，流速快速增大，提高工作气的流速，形成高速气体射流。高速气体射流进入卷吸段后，由于其较高的流速，在流体周围产生负压区，卷吸周围的氢气，当携带有氢气的高速射流进入扩散混合段时，速度急剧降低，两种气体在该区域充分混合均匀，形成氨氢混合燃料。氨氢混合燃料依次通过多个循环单元，在终端通过氢气浓度传感变送器测量混合气的氢气浓度，达到设定浓度要求，经过电动阀输出给氨氢混合燃料能源装备，如低于设定浓度要求，通过第三电动闸阀和循环气泵重新进入氨氢燃料调制室，循环以上过程。
15、本专利技术的有益效果是：本专利技术的氨氢混合燃料制备供给系统，将传统的制氢反应室和混合燃料调制室分开设置，及时把所产生的的氢气通过氢气通透膜分离出来，使氨催化裂解制氢反应平衡向右移动，提高了制氢效率。同时本专利技术的制氢反应室和混合燃料调制室设置了2～3倍的压力梯度，有利于提高氢气进入混合燃料调制室的速率，一定范围内提高反应压力，提升了氨制氢反应强度，在保证制氢效率下，可以降低反应温度，提高了催化剂的使用寿命和稳定性。本专利技术混合燃料调制室内气流加速段、卷吸段和扩散混合段的设置，可以有效产生定制浓度的氨氢混合燃料。设置的电动阀组件和氢气浓度传感变送仪表实现氨氢混合燃料的定比例产出和自动化操作，有效的提高了重型汽车、机车、大型船舶等移动式能源装置的氨氢混合燃料制备供给效率。
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1.一种可移动式氨氢混合燃料制备供给系统，其特征在于，所述系统包括氨供给单元、氨制氢单元和氨氢燃料调制单元；所述氨制氢单元和氨氢燃料调制单元之间设置有氢气通透膜组件(117)；
2.如权利要求1所述的一种可移动式氨氢混合燃料制备供给系统，其特征在于：液氨气化调节装置(124)内部设置有加热部件(1241)和第二电动减压阀(1242)。
3.如权利要求1所述的一种可移动式氨氢混合燃料制备供给系统，其特征在于：所述所述反应室(114)中装填有蜂窝孔隙催化剂填料，所述催化剂活性金属成分不限于Ru、Ni、Rh、Co中的一种或多种，载体为不规则形状的蜂窝陶瓷。
4.如权利要求1所述的一种可移动式氨氢混合燃料制备供给系统，其特征在于：所述氨制氢单元的工作压力为0.2～0.4Mpa，所述反应室(114)温度维持在300℃～500℃，热量来源可为氨氢燃料燃烧后的余热和.或电加热。
5.如权利要求1所述的一种可移动式氨氢混合燃料制备供给系统，其特征在于：所述的气体冷却环腔(116)由外层包裹的环形腔室组成，其内部通有冷却空气或者冷却水，将气体冷却室(
6.如权利要求1所述的一种可移动式氨氢混合燃料制备供给系统，其特征在于：所述氢气通透膜组件(117)通过紧固螺栓(1173)与氨氢燃料调制室(118)紧固密封连接。
7.如权利要求1所述的一种可移动式氨氢混合燃料制备供给系统，其特征在于：所述氢气选择性通透膜(1172)对氢气高通透性，对氮气和氨气低通透性，其材质具体为二甲基硅氧烷、聚苯醚或两者混合改性物。
8.如权利要求1所述的一种可移动式氨氢混合燃料制备供给系统，其特征在于：所述氨氢燃料调制室(118)至少设置一个循环结构单元。
9.如权利要求1所述的一种可移动式氨氢混合燃料制备供给系统，其特征在于：所述的氨氢燃料调制室(118)的工作压力为0.1Mpa。
...【技术特征摘要】
1.一种可移动式氨氢混合燃料制备供给系统，其特征在于，所述系统包括氨供给单元、氨制氢单元和氨氢燃料调制单元；所述氨制氢单元和氨氢燃料调制单元之间设置有氢气通透膜组件(117)；
2.如权利要求1所述的一种可移动式氨氢混合燃料制备供给系统，其特征在于：液氨气化调节装置(124)内部设置有加热部件(1241)和第二电动减压阀(1242)。
3.如权利要求1所述的一种可移动式氨氢混合燃料制备供给系统，其特征在于：所述所述反应室(114)中装填有蜂窝孔隙催化剂填料，所述催化剂活性金属成分不限于ru、ni、rh、co中的一种或多种，载体为不规则形状的蜂窝陶瓷。
4.如权利要求1所述的一种可移动式氨氢混合燃料制备供给系统，其特征在于：所述氨制氢单元的工作压力为0.2～0.4mpa，所述反应室(114)温度维持在300℃～500℃，热量来源可为氨氢燃料燃烧后的余热和.或电加热。
5.如权利要求1所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：李浩杰，贾毅，杨兵可，王学涛，刘梦杰，
申请(专利权)人：德清县浙工大莫干山研究院，
类型：发明
国别省市：
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