一种燃料电池汽车的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种燃料电池汽车。
【背景技术】
[0002]目前，绝大部分汽车都以汽油、柴油为燃料，不仅消耗了大量的石油资源，而且汽车尾气造成了严重的大气污染。为应对此资源问题和环境问题，电动汽车的开发变得非常重要。电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆。电动汽车包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。在现有技术中，燃料电池汽车是指装备了燃料电池作为获得驱动力的电源的电动汽车。燃料电池在发电过程中，需要氢作为电化学反应材料。在现有技术中，燃料电池所使用的氢来源于氢气承载设备或者制氢设备。
[0003]承载氢的燃料电池汽车，通过将氢以压缩气体填充在高压储气瓶中等方法来承载氢。如此承载了氢的燃料电池汽车，由于供给燃料电池的电极的燃料气体是纯度非常高的氢气，因此，在运转燃料电池时，可以获得很高的发电效率，并使燃料电池汽车在行驶过程中所进行的各种反应过程不产生有害物质。但是，承载氢的燃料电池汽车，填充氢非常困难，并且运输和储藏大量氢气则更不容易。
[0004]发明专利200580010256.X公开了一种电动汽车，该电动汽车具有通过供给氢和氧化剂而进行发电的燃料电池、制造用于供给所述燃料电池的含氢气体的氢制造装置以及由所述燃料电池所产生的电进行驱动的马达，所述氢制造装置是分解含有有机物的燃料来制造含氢气体的装置，所述氢制造装置具有:隔膜、在隔膜的一个面上设置的燃料极、向燃料极供给含有有机物(例如甲醇)和水燃料的装置、在隔膜的另一面上设置的氧化极、向氧化极供给氧化剂的装置，由燃料极侧产生含氢气体并导出的装置。具体地，所述氢制造装置在30-90°C的温度下，由供给甲醇和水的燃料极侧产生含氢气体。在不从外部向氢制造电池供给电能的情况，会产生70-80%氢浓度的气体；在从外部向氢制造电池施加电能的情况，会产生大于等于80%的氢浓度的气体。并且该气体的产生依赖于两极的开路电压或者运转电压。然而，上述电动汽车的氢制造装置还存在以下缺失:其一、由于氢制造装置是在
30-90°C的温度下分解含有有机物(例如甲醇)的燃料来制造含氢气体的装置，并依靠氧化极和燃料极来产生氢气，因此，有机物转化为氢气的速率较慢，并且，有机物转化为氢气的效率实际上并不高，对有机物的利用率偏低；其二、氢制造装置产生的含氢气体在较低温度下纯化为高纯氢气的效率低下，成本高昂，需要较大体积的纯化装置来换取高纯氢气的正常供给，不利于氢制造装置的小型化发展。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术中的不足，提供一种燃料电池汽车，该燃料电池汽车的氢制造装置不仅可以容易地向燃料电池供给氢，而且甲醇水原料转化为氢气的速率快、甲醇转化效率和利用率高、含氢气体纯化容易、成本较低。
[0006]为解决上述技术问题，本发明的第一技术方案是:一种燃料电池汽车，包括甲醇水制氢设备、燃料电池及汽车马达，其中:
甲醇水重整制氢设备，包括甲醇水储存容器、原料输送装置、重整器及氢气纯化装置；所述甲醇水储存容器内储存有液态的甲醇和水，所述原料输送装置用于将甲醇水储存容器中的甲醇和水输送至重整器；所述重整器包括换热器、气化室、重整室及分离室，所述氢气纯化装置设置于分离室内，分离室设置于重整室内的上部；所述甲醇水原料在换热器中换热后进入气化室汽化；汽化后的甲醇蒸汽及水蒸汽进入重整室，重整室内设有催化剂，重整室下部及中部温度为300-420°C，重整室上部的温度为400-570°C ;重整室与分离室通过连接管路连接，连接管路的全部或部分设置于重整室的上部，能通过重整室上部的高温继续加热从重整室输出的气体；所述连接管路作为重整室与分离室之间的缓冲，使得从重整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近；所述分离室内的温度设定为350-570°C，从分离室内的氢气纯化装置的产气端得到氢气，该氢气经换热器后，供应给燃料电池；所述重整器制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持重整器运行；
燃料电池，包括至少两个燃料电池组，用于氢气与氧气发生电化学反应产生电能，为汽车马达供电；
汽车马达，用于驱动车轴旋转而使汽车行驶。
[0007]所述氢气纯化装置为膜分离装置，该膜分离装置为在多孔陶瓷表面真空镀钯银合金的膜分离装置，镀膜层为钯银合金，钯银合金的质量百分比钯占75%-78%，银占22%-25%。
[0008]所述重整器一端安装有启动装置，该启动装置包括杯座，杯座上安装有原料输入管道、加热气化管道、点火装置及温度探测装置；所述原料输入管道可输入甲醇和水原料，原料输入管道与加热气化管道相连通，甲醇和水原料经原料输入管道进入加热气化管道后，从加热气化管道的末端输出；所述点火装置的位置与加热气化管道的末端相对应，用于对加热气化管道中输出的甲醇和水原料进行点火，甲醇和水原料经点火装置点火后燃烧，可对加热气化管道进行加热，使加热气化管道中的甲醇和水原料气化而迅速加大燃烧强度，进而为重整器加热；所述温度探测装置用于探测加热气化管道旁的温度；所述重整器启动制氢后，重整器制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持重整器运行。
[0009]所述杯座包括安装部及安装部上方的液体容纳部，所述原料输入管道、加热气化管道、点火装置及温度探测装置均安装于杯座之安装部上，所述液体容纳部可容纳从加热气化管道末端输出的甲醇和水原料，所述液体容纳部上端还设有液体防溅盖。
[0010]所述加热气化管道依次包括直通管段、螺旋管段及上拱形管段，所述甲醇和水原料可经直通管段上升至最高位置后，再经螺旋管段螺旋下降，再经上拱形管段后输出；所述杯座的底侧安装有进风盖板，该进风盖板设有风道，外界空气可经该风道进入至重整器内；所述原料输入管道上设有电磁阀，以便控制原料输入管道打开或关闭。
[0011]所述燃料电池汽车还包括交直流转换器及缓冲蓄电池，所述交直流转换器连接于燃料电池的电流输出端，用于对燃料电池所输出的直流电进行DC/DC电压转变或者DC/AC转变；所述缓冲蓄电池的充电端连接交直流转换器，该缓冲蓄电池可为汽车马达供电。
[0012]为解决上述技术问题，本发明的第二技术方案是:一种燃料电池汽车，包括甲醇水制氢设备、燃料电池及汽车马达，其中:
甲醇水重整制氢设备，包括甲醇水储存容器、原料输送装置、换热器、重整器及氢气纯化装置；所述甲醇水储存容器内储存有液态的甲醇和水；所述原料输送装置用于将甲醇水储存容器中的甲醇和水输送至重整器的重整室；所述换热器安装于原料输送装置与重整器之间的输送管道上，低温的甲醇和水在换热器中，与重整室输出的高温气体进行换热，甲醇和水温度升高、汽化；所述重整器设有重整室及电加热器，该电加热器由燃料电池供电，该电加热器为重整室提供300-570°C温度，重整室内设有催化剂，甲醇和水在重整室内发生甲醇和水的重整制氢反应制得含氢气体；所述重整室设有分离室，所述氢气纯化装置设置于分离室内，重整室与分离室通过连接管路连接，连接管路的全部或部分设置于重整室内，能通过重整室内的高温继续加热从重整室输出的气体；所述连接管路作为重整室与分离室之间的缓冲，使得从重整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近，从分离室内的氢气纯化装置的产气端得到氢气，经换热器后，供应给燃料电池；
燃料电池，包括至少两个燃料电池组，用于氢气与氧气发生电化学反应产生电能，为汽车马达供电；
汽车马达，用于驱动车轴旋转而使汽车行驶。
[0013]所述换热器与重整器之间还设有补偿汽化装置，该补偿汽化装置设有电加热器，所述甲醇和水经补偿汽化装置后可进一步汽化；所述燃料电池产生的电能还为补偿汽化装置的电加热器供电。
[0014]所述氢气纯化装置为膜分离装置，该膜分离装置为在多孔陶瓷表面真空镀钯银合金的膜分离装置，镀膜层为钯银合金，钯银合金的质量百分比钯占75%-78%，银占22%-25%。
[0015]所述燃料电池汽车还包括交直流转换器及缓冲蓄电池，所述交直流转换器连接于燃料电池的电流输出端，用于对燃料电池所输出的直流电进行DC/DC电压转变或者DC/AC转变；所述缓冲蓄电池的充电端连接交直流转换器，该缓冲蓄电池可为汽车马达供电。
[0016]本发明的有益效果是:其一、本发明燃料电池汽车的甲醇水重整制氢设备采用重整器在300-570°C的温度下及催化剂作用下重整制氢的方式，其制氢速度及效率远远高于现有技术中制氢设备在30-90°C的温度下分解甲醇的速度和效率，甲醇水原料转化效率和利用率高；其二、由于氢气纯化装置设置于重整室内的分离室内，氢气纯化装置的温度与重整室温度相同或接近，因此，能显著提高氢气纯化效率及降低氢气纯化难度，同时腾出氢气纯化装置占用的空间，使甲醇水重整制氢设备小型化发展、降低成本；其三、本发明的燃料电池包括至少两个燃料电池组，这样能整体上提高燃料电池的发电效率，使燃料电池输出功率更高