加热阶段，其中蒸汽通过由发动机在正常运作期间产生 的废气而被加热。
[0087] 具体来说，本发明涉及一种用于由从减速阶段的通过装配有发动机制动器 (Jacobs制动器）的四冲程柴油机驱动的车辆回收的动能和/或势能生产氢气体燃料的方 法。这样的系统包括以下阶段：
[0088] a)提供预加热的蒸汽流，
[0089] b)提供来自于至少一种用作预加热的碳源的化学物质的气流，
[0090]C)将阶段a)的来自于至少一种用作碳源的化学物质的气流与阶段b)的蒸汽流混 合，
[0091] d)使至少一种用作碳源和氢源的化学物质与蒸汽的混合物在由高温空气加热的 重整反应器的催化床中反应，产生含有氢气的排出合成气流，所述高温空气来自在减速时 作为发动机制动器作用的柴油机的压缩阶段，
[0092] e)使含有氢气的排出合成气流中的水冷凝，产生无水的合成气流，和
[0093] f)将阶段e)中获得的合成气流储存在储存器中以供在车辆的加速阶段后续使 用。
[0094] 优选地，阶段a)的预加热可以通过与由发动机在正常运作期间产生的废气交换 热量来实现。所述方法拓宽了在车辆加速期间由发动机产生的热量的回收范围。
[0095] 另外优选地，阶段a)的预加热可以通过与从阶段d)获得的高温合成气交换热量 来实现。这种替代方案使得使用由重整气体产生的热量对蒸汽预加热变得可行。
[0096] 另外优选地，阶段a)的预加热可以通过与从作为发动机制动器作用的柴油机的 压缩阶段产生的高温空气交换热量来实现。这种替代方案使用由在制动期间作为压缩机作 用的发动机产生的相同热空气。虽然这是可行的替代方案，但其不是最佳选择，因为在制动 期间由发动机产生的热空气更佳用于重整。
[0097] 最终，可以通过组合以上描述的替代方案（取决于发动机和想要实施的系统的设 计，所述替代方案成对地应用或者使用其中三种）而对蒸汽预加热，这对于指定车辆来说 应当是最有效的。
[0098] 基本上，蒸汽是在锅炉中产生，在锅炉中水通过由发动机在正常运作期间产生的 废气加热。蒸汽可以在锅炉中产生以用于此目的，其温度由在加速或制动期间来自于发动 机的气体和/或热空气维持，和/或由获得的重整气体的残余热量维持。
[0099] 对于至少一种用作碳源和氢源的化学物质的气流进行重整来说，情况也是如此， 其中阶段b)的预加热通过与由发动机在正常运作期间产生的废气交换热量来实现；或者， 预加热可以通过与阶段d)的高温合成气交换热量来实现，和/或另外替代性地，预加热可 以通过与从其中柴油机作为发动机制动器作用的压缩阶段产生的高温空气交换热量来实 现。
[0100] 为了通过重整产生气体燃料，在进入重整反应器之前，将阶段a)的蒸汽流与阶段 b)的来自于至少一种用作碳源的化学物质的气流在气体混合器中混合。
[0101] 在另一种优选形式中，阶段a)的蒸汽流与阶段b)的来自于至少一种用作碳源的 化学物质的气流在重整反应器的催化床中进行混合。
[0102] 优选地，为了更高的效率，混合应当在进入重整反应器之前进行，并且最终两种气 流可以通过组装在反应器内的每根管子前面的混合室彻底混合在一起。
[0103] 具体来说，这种用作碳源和氢源的化学物质选自由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和其混 合物组成的烷烃群组，以及选自由甲醇、乙醇、丙醇和其混合物组成的醇群组。这些化学物 质中的任一种都可以用作碳源和氢源，它们都相对地可在市面上获得。
[0104] 氢合成气或燃料储存在特殊容器中，可在加速期间由发动机后续使用。在另一种 形式中，合成气与在车辆加速阶段由柴油机使用的燃料混合，同时任选地，合成气与在加速 阶段由柴油机使用的供应空气混合。
[0105] 特别地，合成气与由发动机使用的柴油燃料或供应空气的混合比借助电子燃料喷 射控制器（EFIC)控制。
[0106] 基本上，用于实施所描述方法的具有Jacobs制动器的四冲程柴油机安装在大型 车辆上，所述大型车辆应该是卡车、公共汽车、大型长途客车、筑路机械、农用机械和机车。
[0107] 因此，本发明的方法使得能够回收典型地在具有柴油机的车辆（优选地是大型车 辆，例如用于运输乘客和货物的车辆）的减速阶段消散的动能和/或势能。原本在制动阶 段在制动器上浪费的能量可以在大约20-50%、优选地大约30-40%的范围被转化为燃料。
[0108] 应用基于完全成熟的技术（其已获得工业应用上几十年的经验支持）的设备实施 本方法，这确保尤其高水平的可靠性。设备需要最少的维护，并且在现有发动机上组装用于 实施所提出的方法的系统并不需要高级工艺或专业工作。
[0109] 用作碳源和氢源的化学物质（即甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、甲醇、乙醇、丙醇或需要 时这些相容物质的混合物）与蒸汽在均匀的管状连续流催化反应器中反应以产生合成气， 一氧化碳和氢气。
[0110] 固定床反应器通常具有一个或多个装填有催化剂颗粒的管子，如图4所示；在这 种情况下，由垂直于管子流动（即横向流动）的高温空气提供热量，同时待反应的产物在管 子中循环。催化剂颗粒包括镍（优选地Ni/Al203)、铁、贵金属、稀土和其组合，并且其组成 材料、尺寸和形状可以变化；其可以是粒状、圆柱形、球形等。在一些情况下，尤其在金属催 化剂例如铂的情况下，使用金属丝网代替金属颗粒。
[0111] 由于需要优化对热量的利用，因此不可能只使用一个装填有催化剂的大直径管 子。相反，反应器必须用一定数量的管子安装在单个圆柱体上来构建。通过迫使来自于作 为制动器作用的发动机的压缩循环的高温空气在包裹这些管子的夹套内部循环来实现能 量交换。
[0112] 为了实现可观的热效应，催化剂管必须小，例如直径最多约2. 54cm(约1英寸）。 管子的直径和管子的数量需要基于由每个发动机使用本文描述的方法获得的制动力正确 地计算。
[0113] 应用所述方法所需的设备还包括热交换器。这些装置通常用在当前的技术发展 水平下，并且被设计成允许热空气基于要交换的热量来传递在制动阶段来自于发动机的能 量。
[0114]用于所测试的系统中的泵和分离器也是广泛使用的装置，其管理可由具有所属技 术领域的普通知识的人员操纵。
[0115]因此，本发明的另一个目标是描述一种实施用于回收由大型车辆在制动期间消散 的动能和/或势能的方法的系统，其包括固定床反应器，在其中使用由作为压缩机作用的 发动机产生的热能发生重整反应。
[0116] 用于以氢气体燃料形式从减速阶段的由装配有发动机制动器（Jacobs制动器）的 四冲程柴油机驱动的车辆回收动能和/或势能的系统包括：
[0117] 水容器、从所述容器抽取水的泵以及交换器，所述交换器可以与由如发动机制动 器作用的柴油机产生的热空气交换热量，并且汽化进入的水并提高所产生的蒸汽的温度，
[0118] 具有至少一种用作碳源和氢源的化学物质的容器，和交换器，所述交换器能够与 由作为发动机制动器运作的柴油机产生的热空气交换热量，并且汽化至少一种进入的用作 碳源和氢源的化学物质并提高所述至少一种化学物质的温度，
[0119] 用于以预加热的蒸汽重整至少一种用作预加热的碳源和氢源的化学物质的反应 器，所述化学物质来自于所述用作碳源和氢源的化学物质的容器并且所述蒸汽来自于所述 水容器，其中所述重整反应器还包括用于含有氢气的合成气的排出管道，并且还能够与由 在减速时作为发动机制动器作用的柴油机产生的热空气交换热量，以及
[0120] 在重整反应器的出口处的冷却合成气的热交换器、具有外部热损失的液体/蒸气 分离器，其连接到所述反应器上以便从合成气中回收未反应的水、以及用于所述合成气的 容器，所述合成气含有氢气并构成来自于所述重整反应器的气体燃料。
[0121] 优选地，用于从车辆回收动能和/或势能的系统任选地包括多个散布在操作单元 之间的热交换器以便优化热利用。热交换器互相连接以最大化由发动机和系统自身产生的 热量的回收。
[0122] 另外优选地，用于从车辆回收动能和/或势能的系统任选地包括气体混合器，其 中在进入重整反应器之前，预加热的蒸汽流和预加热的气相形式的至少一种用作碳源和氢 源的化学物质在所述气体混合器中汇集用于它们的均质化。
[0123] 或者，预加热的蒸汽与来自于至少一种用作碳源和氢源的化学物质的气流在同一 个重整反应器中或在特定混合室内部混合，所述混合室在反应器内部安装在每个管入口 处。
[0124] 另外优选地，用于从车辆回收动能和/或势能的系统任选地包括水汽化锅炉，所 述水汽化锅炉接收从水容器泵出的水，并且其加热是通过以下方式提供：由作为发动机制 动器作用的柴油机产生的热空气的热交换，和/或在加速期间由柴油机产生的废气，和/或 借助系统本身的热回收。
[0125] 用于从车辆回收动能和/或势能的系统包括气体混合器，其中在进入重整反应器 之前，来自汽化锅炉的蒸汽流和预加热的气相形式的至少一种用作碳源和氢源的化学物质 在所述气体混合器中汇集用于它们的均质化。
[0126] 同样地，用于从车辆回收动能和/或势能的系统任选地包括呈液态的至少一种的 碳和氢化学物质的容器，和泵，所述泵获取所述至少一种化学物质以将其送到至少一个热 交换器中，在所述热交换器中所述化学物质变成蒸气并被预加热。
[0127]另外基本上，用于从车辆回收动能和/或势能的系统任选地包括气体混合器，其 中在进入重整反应器之前，进入的预加热的蒸汽流和预加热的气相形式的至少一种用作碳 源和氢源的化学物质在所述气体混合器中汇集用于它们的均质化。
[0128] 具体来说，至少一种用作碳源和氢源的化学物质选