一种利用内燃机尾气余热进行温差发电制氢、氧气的装置及方法，属于车辆能量回收技术领域。本发明专利技术在保留了内燃机1及排气管7的基础上增加了一套温差发电系统及一套氢气制取、储存、供给系统。本发明专利技术巧妙地运用内燃机尾气提供高温热源，利用散热片提供低温热源，使温差发电装置两侧产生温差并发电供给制氢氧机制取氢气和氧气，从而实现了对内燃机尾气余热的利用，提高了内燃机的整体运行效率；提高了内燃机热效率并降低HC及CO等有害排放的产生。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种利用内燃机尾气余热进行温差发电制氢、氧气的装置及方法，具体内容涉及一种通过温差发电装置利用内燃机尾气余热发电并供给车载制氢氧机随车制取氢气及氧气的装置及控制方法。
技术介绍
提高内燃机热效率已经成为内燃机发展的重要趋势。近年来，氢内燃机及掺氢内燃机已经被证明可以获得较传统汽、柴油机更高的热效率及更低的有害排放。但是，由于氢气基础设施建设的匮乏，纯氢及掺氢内燃机都存在着加氢困难的问题。通过加装车载制氢氧机随车电解水制取氢气和氧气可以解决氢气加注困难的问题，但制氢氧机在电解水时仍然会消耗一部分能量。内燃机燃料中约有30%的能量经排气管被直接排出。因此，如果能够利用回收尾气中的热能发电制氢则可以进一步提高纯氢及掺氢内燃机的热效率，并实现对发动机尾气余热的回收利用。但内燃机尾气温度通常仅有300至400摄氏度左右，因而其属于低品位热能，存在利用困难的问题。温差发电系统可以利用塞贝克效应在温差发电材料两端存在较小温差的条件下将热能转化为电能，因此，利用温差发电装置可以将低品位热能转化为高品位的电能。
技术实现思路
针对目前存在的氢气与氧气的加注与随车储运困难、制氢氧机大量消耗蓄电池电能以及内燃机尾气热量难以利用的问题，本专利技术提供一种利用内燃机尾气余热进行温差发电制氢、氧气的装置及方法。本专利技术采用了如下的技术方案，该专利技术中的一种利用内燃机尾气余热进行温差发电制氢、氧气的装置包括车辆所原有的内燃机I及排气管7。本专利技术在保留了内燃机I及排气管7的基础上增加了一套温差发电系统及一套氢气制取、储存、供给系统，包括通过法兰连接在内燃机排气管上的箱体3，安装在箱体3外表面的温差发电组5，安装在温差发电组5上方的散热片组4，温差发电组5的正、负极导线分别与稳压器8相连接，稳压器8的负极导线与制氢氧机9的负极相连接，稳压器8的正极通过继电器6相连接，继电器6通过导线与制氢氧机9的正极相连接，制氢氧机9所制得的氢气和氧气分别通过不锈钢管路与氢气罐10和氧气罐11相连接，氢气压力传感器13和氧气压力传感器12分别通过安装在氢气罐10和氧气罐11上,氢气罐10和氧气罐11的出口上分别安装有氢气罐电磁阀15和氧气罐电磁阀14。电子控制单元2通过导线与稳压器8相连接获得电压信号f，电子控制单元2通过导线分别与氧气压力传感器12及氢气压力传感器13相连接获得氧气罐压力信号a和氢气罐压力信号C，电子控制单元2通过导线分别与氧气罐电磁阀14和氢气罐电磁阀15相连接并通过发出氧气罐电磁阀控制信号b及氢气罐电磁阀控制信号d控制氧气罐电磁阀14和氢气罐电磁阀15的打开与关闭，电子控制单元2还通过导线与继电器6相连接并通过发出制氢氧机继电器控制信号e控制继电器6的通断从而控制制氢氧机9的启停。所述的温差发电组5由半导体温差发电材料制成；所述的箱体3由导热性能良好的金属材料制成；所述的散热片组4由导热性能良好的铜等金属材料制成；所述的氢气罐10与氧气罐11的体积比为2:1。一种利用内燃机尾气余热进行温差发电制氢、氧气装置的运行方式为一种利用内燃机尾气余热进行温差发电制氢、氧气装置中的温差发电组5安装在箱体3外壁表面，箱体3通过法兰与排气管7相连接，因而箱体3中的尾气可以为温差发 电组5提供高温热源，与温差发电组5相连的散热片组4可以为温差发电组5的另一端散热并为温差发电组5提供低温热源，温差发电组5在高、低温热源存在温差的条件下即可发电，系统运行时，电子控制单元检测由稳压器8发出的电压信号f，当电压信号f稳定在36V±1V时，电子控制单兀发出制氢氧机继电器控制信号e接通继电器6,使制氢氧气9能够利用温差发电组5所提供的电能电解水制取氢氧气，制氢氧机9运行时，电子控制单元2同时检测氧气压力传感器12和氢气压力传感器13所发出的氧气罐压力信号a及氢气罐压力信号C，当氧气罐压力信号a及氢气罐压力信号c指示氧气罐11或氢气罐10中任意气罐压力高于5bar时，电子控制单元均通过发出制氢氧机继电器控制信号e断开继电器6所在电路，使制氢氧机9停止制取气以保证系统安全。为防止供气过程中气体发生倒流现象，氢气和氧气罐内需要保持一定的压力。因此，当电子控制单元2根据氧气罐压力信号a及氢气罐压力信号c判定氧气罐11或氢气罐10中任一气罐压力低于L 5bar时，电子控制单元2通过发出氧气罐电磁阀控制信号b或氢气罐电磁阀控制信号d关闭氧气罐电磁阀14或氢气罐电磁阀15停止压力低于I. 5bar的气罐对外供气。当氧气罐11和氢气罐10中任一气罐压力大于等于I. 5bar时，电子控制单兀2通过发出控制信号b、d打开氧气罐电磁阀14或氢气罐电磁阀15，使压力大于I. 5bar的气罐可以对外供气。本专利技术的工作过程电子控制单元2由稳压器8发出的电压信号f，当电压信号f稳定在36V±1V时，电子控制单兀发出制氢氧机继电器控制信号e接通继电器6,使制氢氧气9能够利用温差发电组5所提供的电能电解水制取氢氧气，制氢氧机9运行时，电子控制单元2同时检测氧气压力传感器12和氢气压力传感器13所发出的氧气罐压力信号a及氢气罐压力信号c,当氧气罐压力信号a及氢气罐压力信号c指氧气罐11或氢气罐10中任意气罐压力高于5bar时，电子控制单元均通过发出制氢氧机继电器控制信号e断开继电器6所在电路，使制氢氧机9停止制取气以保证系统安全。供气过程中，当电子控制单元2根据氧气罐压力信号a及氢气罐压力信号c判定氧气罐11或氢气罐10中任一气罐压力低于I.5bar时，电子控制单兀2通过发出氧气罐电磁阀控制信号b或氢气罐电磁阀控制信号d关闭氧气罐电磁阀14或氢气罐电磁阀15停止压力低于I. 5bar的气罐对外供气。当氧气罐11或氢气罐10中任一气罐压力大于等于I. 5bar时，电子控制单元2通过发出控制信号b、d打开氧气罐电磁阀14或氢气罐电磁阀15，使压力大于1.5bar的气罐可以对外供气。本专利技术的有益效果是针对目前存在的纯氢及掺氢内燃机加氢困难及内燃机尾气热量难以利用的问题，巧妙地运用内燃机尾气提供高温热源，利用散热片提供低温热源，使温差发电装置两侧产生温差并发电供给制氢氧机制取氢气和氧气，从而实现了对内燃机尾气余热的利用，提高了内燃机的整体运行效率；同时，所述的温差发电装置在发电时不会消耗内燃机运行时所产生的功率，而仅仅是有效地利用了内燃机运行时难以利用的剩余能量，从而不会对整车动力性造成影响；所述的制氢氧机在运行时能够利用温差发电装置所提供的电能电解水制取氢气和氧气，将电能转化为了可以被内燃机燃烧时所使用的燃料和助燃剂，从而有利于提高内燃机热效率并降低HC及CO等有害排放的产生。附图说明图I本专利技术的结构和工作原理中1内燃机；2电子控制单元；3箱体；4散热片；5温差发电组；6继电器；7排气管；8稳压器；9制氢氧机；10氢气罐；11氧气罐；12氧气压力传感器；13氢气压力传感器；14氧气罐电磁阀；15氢气罐电磁阀；a氧气罐压力信号山氧气罐电磁阀控制信号；(氢气罐压力信号；d氢气罐电磁阀控制信号制氢氧机继电器控制信号；f电压信号 具体实施例方式本实施例在北京现代所生产的I. 8L伊兰特轿车上进行了如下实验实验前按照图I所示结构搭建一种利用内燃机尾气余热进行温差发电制气的装置，将箱体3通过法兰安本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用内燃机尾气余热进行温差发电制氢、氧气的装置，其特征在于：在保留了内燃机（1）及排气管（7）的基础上增加了一套温差发电系统及一套氢气制取、储存、供给系统，包括：通过法兰连接在内燃机排气管上的箱体（3），安装在箱体（3）外表面的温差发电组（5），安装在温差发电组（5）上方的散热片组（4），温差发电组（5）的正、负极导线分别与稳压器（8）相连接，稳压器（8）的负极导线与制氢氧机（9）的负极相连接，稳压器（8）的正极通过继电器（6）与制氢氧机（9）的正极相连接，制氢氧机（9）通过氢气输送管路和氧气输送管路分别与氢气罐（10）和氧气罐（11）相连接，氢气压力传感器（13）和氧气压力传感器（12）分别安装在氢气罐（10）和氧气罐（11）上，氢气罐（10）和氧气罐（11）的出口上分别安装有氢气罐电磁阀（15）和氧气罐电磁阀（14）；电子控制单元（2）与稳压器（8）相连接获得电压信号f，电子控制单元（2）分别与氧气压力传感器（12）及氢气压力传感器（13）相连接获得氧气罐压力信号a和氢气罐压力信号c，电子控制单元（2）分别与氧气罐电磁阀（14）和氢气罐电磁阀（15）相连接并通过发出氧气罐电磁阀控制信号b及氢气罐电磁阀控制信号d控制氧气罐电磁阀（14）和氢气罐电磁阀（15）的打开与关闭，电子控制单元（2）与继电器（6）相连接并通过发出制氢氧机继电器控制信号e控制继电器（6）的通断从而控制制氢氧机（9）的启停。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：纪常伟，张擘，汪硕峰，王华超，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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