一种基于发动机尾气的甲醇制氢反应器的制作方法

本发明涉及一种基于发动机尾气的甲醇制氢反应器，属于甲醇制氢技术领域。

背景技术：

随着经济的发展，日益增多的汽车消耗了大量的石油资源。对于我国来说，石油储备较少，大部分的石油消耗需要依赖国外进口，能源已经成为制约我国经济发展的重要因素。因此，寻找一种可再生的替代燃料非常有必要。在各种可替代燃料中甲醇无疑是最适合的。甲醇具有较高的辛烷值，燃料含氧量高，理化性质接近汽油，因此发动机使用甲醇燃料比较方便。其次甲醇的成本比较低，制作方便，经济性方面具有较大的优势。

将甲醇直接作为燃料替代传统燃料，还存在一些问题，比如发动机冷启动困难，发动机零部件腐蚀，润滑不好，尾气处理较为困难。根据我国的国情,当前最切合实际的就是甲醇制氢，甲醇制氢具有投资少，生产方便，安全等特点。将甲醇制得的氢气通入发动机内燃烧，既解决了燃料问题，又解决了污染问题。

目前在车上进行制氢的方式非常多，常见的有以下几种：一、发动机尾气加热制氢，通过在尾气管上加装反应器，通过尾气管壁或者将管安装在尾气管内吸收尾气的热量来制氢。这种方式的最大的缺点是热交换比较差，热量利用率较低，很难满足甲醇制氢所需要的热量。虽然这种方式利用了尾气的热量，提高了能源的利用率，但是由于甲醇制氢的温度达不到而造成制氢量少或者无法制氢。二、利用电加热制氢，这种制氢通过电加热的方式来满足甲醇制氢所需的热量，能够保证制氢正常进行，但是加热制氢消耗了一部分电能，电能来源于发动机的燃料消耗，也就是说电加热的方式反而增加了发动机的油耗，消耗更多的燃料。因此，需要提供一种新型的甲醇制氢方式。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于发动机尾气的甲醇制氢反应器，能够充分利用发动机的尾气余热，进行甲醇制氢，再将氢气通入发动机燃烧，解决发动机的排放问题，提高了发动机的热效率。

本发明所提供的基于发动机尾气的甲醇制氢反应器，包括一筒状反应器；

所述筒状反应器的两端分别连接尾气进气管和尾气出气管；

所述筒状反应器内设有蜂窝状制氢反应容器，所述蜂窝状制氢反应容器内设有若干甲醇反应管，若干所述甲醇反应管之间设有间隙，所述甲醇反应管沿所述蜂窝状制氢反应容器的长度方向布置；

所述甲醇反应管的两端分别与甲醇进气管和氢气出气管连通，所述甲醇进气管和所述氢气出气管均延伸至所述筒状反应器的外部；

所述甲醇进气管设于靠近所述尾气进气管的一端，所述氢气出气管设于靠近所述尾气出气管的一端；

通过所述尾气进气管，发动机尾气进入所述蜂窝状制氢反应容器内，并从所述甲醇反应管之间的间隙通过，然后从所述尾气出气管排出。

上述的甲醇制氢反应器中，所述筒状反应器内设有热电偶；

所述尾气进气管连接一废气管，所述废气管上设有旁通阀；

当所述热电偶检测到所述筒状反应器内的温度过高时，通过调节所述旁通阀，使一部分尾气从所述废气管排出，降低所述筒状反应器内温度，从而使温度始终保持在制氢所需的温度范围内；同时还可以调节发动机尾气排气被压。

上述的甲醇制氢反应器中，若干所述甲醇反应管之间平行设置；

所述甲醇反应管采用不锈钢材质，其长度与发动机需求有关。

上述的甲醇制氢反应器中，所述筒状反应器外设有保温层，以减少尾气热量散失，提高废气的热量的利用率，保证制氢反应充分进行。

上述的甲醇制氢反应器中，所述甲醇反应管的内壁上均匀地涂覆有制氢催化剂，这种催化方式可以使所述甲醇反应管的热交换做的更好，同时，增大了催化剂与甲醇蒸汽的接触面积，使甲醇的反应更加充分。

本发明甲醇制氢反应器中，每根所述甲醇反应器的两端分别与甲醇进气管和氢气出气管相连通，从而与尾气隔绝，如此就能保证甲醇蒸汽或氢气从所述蜂窝状反应容器的所述甲醇反应管内通过，而尾气从所述甲醇反应管之间的间隙通过。

本发明甲醇制氢反应器能够收集发动机尾气热量进行制氢，提高了发动机的热效率，降低油耗；而且将制得的氢气输送到发动机燃烧，省油的同时降低了尾气的排放。

附图说明

图1为本发明甲醇制氢反应器的结构示意图。

图2为本发明甲醇制氢反应器中蜂窝状制氢反应容器的剖面图。

图中各标记如下：

1尾气进气管，2废气管，3旁通阀，4筒状反应器，5蜂窝状反应容器，6氢气出气管，7尾气出气管，8甲醇进气管，9热电偶，10尾气通道，11甲醇反应管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，本发明提供的基于发动机尾气的甲醇制氢反应器包括一个筒状反应器4，筒状反应器4的两端分别连接尾气进气管1和尾气出气管7。筒状反应器4内设有蜂窝状制氢反应容器5，如图2所示，蜂窝状制氢反应容器5内设有若干平行布置的甲醇反应管11，若干甲醇反应管11之间设有间隙(即形成尾气通道10)，甲醇反应管11沿蜂窝状制氢反应容器5的长度方向布置。甲醇反应管11的两端分别与甲醇进气管8和氢气出气管6连通，甲醇进气管8和氢气出气管6均延伸至筒状反应器4的外部，且甲醇进气管8设于靠近尾气进气管1的一端，氢气出气管6设于靠近尾气出气管7的一端。通过尾气进气管1，发动机尾气进入蜂窝状制氢反应容器5内，并从甲醇反应管11之间形成的尾气通道10通过，然后从尾气出气管7排出。

本发明甲醇制氢反应器中，尾气进气管1连接一废气管2，废气管2上设有旁通阀3，筒状反应器4内设有热电偶9。当热电偶9检测到筒状反应器4内的温度过高时，通过调节旁通阀3，使一部分尾气从废气管2排出，降低筒状反应器4内温度，从而使温度始终保持在制氢所需的温度范围内；同时还可以调节发动机尾气排气被压。

本发明甲醇制氢反应器中，筒状反应器4外设有保温层，以减少尾气热量散失，提高废气的热量的利用率，保证制氢反应充分进行。

本发明甲醇制氢反应器中，甲醇反应管11的内壁上均匀地涂覆有制氢催化剂，这种催化方式可以使甲醇反应管11的热交换做的更好，同时，增大了催化剂与甲醇蒸汽的接触面积，使甲醇的反应更加充分。

本发明甲醇制氢反应器中，蜂窝状反应容器5内的每根反应管11的一端(前端)均与甲醇进气管8相连通，而与尾气隔绝，甲醇反应管11的另一端(后端)均与氢气出气管6相通，也与尾气隔绝，如此就能保证甲醇蒸汽或氢气从蜂窝状反应容器5的甲醇反应管11内通过，而尾气从甲醇反应管11之间形成的尾气通道10通过。

本发明甲醇制氢反应器中，甲醇反应管11为不锈钢材质，在反应器内尽可能的长，保证反应接触面积。

本发明甲醇制氢反应器的工作过程如下：

发动机尾气通过尾气进气管1进入筒状反应器4内，通过热交换将尾气的热量传递给蜂窝状反应容器5，将热量与蜂窝状反应容器充分交换。甲醇通过甲醇进气管8进入蜂窝状反应容器5中，在催化剂的催化作用下和适宜的温度下，甲醇反应生成氢气，氢气通过氢气出气管6可输送到发动机进行燃烧，省油的同时降低了尾气的排放，尾气通过尾气出气管7排出。