多组合独立式醇水制氢燃料电池汽车的制作方法

文档序号:8432665
多组合独立式醇水制氢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,特别涉及一种多组合独立式醇水制氢燃料电池汽车。
【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:
(O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;
(2)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,需要较大体积纯化装置来换取高纯氢气的正常供给,不利于氢制造装置小型化发展;
(3)上述专利公开的电动汽车,不管燃料电池数量为多少个,都是采用单一的氢制造装置为燃料电池供应氢气,这样,其产生的问题是:1.氢制造装置的体积和制氢量较大,体积和制氢量越大,越难以启动运转;2.体积和制氢量较大的氢制造装置稳定性较差、振动量较大;3.体积和制氢量较大的氢制造装置,制氢温度、气体流量及气压等方面参数控制不够灵敏;4.单一的氢制造装置安全性低,当该氢制造装置发生故障时,电动汽车即陷于瘫痪;5.当单一的氢制造装置制氢量不够时,难以提升其制氢量,而制氢量过大时,又难以降低其制氢量。

【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,提供一种多组合独立式醇水制氢燃料电池汽车,该燃料电池汽车的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,并且,该燃料电池汽车的重整器启动容易,稳定性好、振动量小,制氢温度、气体流量及气压等方面参数控制灵敏,安全性高、可靠性强。
[0006]为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种多组合独立式醇水制氢燃料电池汽车,包括甲醇水储存容器、至少两组甲醇水重整制氢及发电模组、汽车马达及至少两个输送泵,所述甲醇水重整制氢及发电模组与输送泵的数量相匹配,其中:
所述甲醇水储存容器内储存有液态的甲醇和水原料,所述输送泵用于将甲醇水储存容器中的甲醇和水原料输送至甲醇水重整制氢及发电模组的重整器;
甲醇水重整制氢及发电模组,其整合有重整器及燃料电池,所述重整器内设有重整室及氢气纯化装置,重整室内的温度为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,重整室与氢气纯化装置通过连接管路连接,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氢气纯化装置之间的缓冲,使得从重整室输出的气体的温度与氢气纯化装置的温度相同或接近,从氢气纯化装置的产气端得到氢气,供应给燃料电池;所述燃料电池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]作为本发明的一种优选方式,所述甲醇水重整制氢及发电模组还整合有换热器,所述换热器安装于输送泵与重整器之间的输送管道上,低温的甲醇和水原料在换热器中,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;所述氢气纯化装置的产气端输出的氢气,经换热器后温度降低,再供应给燃料电池。
[0008]进一步,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,所述甲醇和水原料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。
[0009]作为本发明的另一种优选方式,所述甲醇水重整制氢及发电模组还整合有换热器及汽化室,所述甲醇水原料在换热器中换热后进入汽化室汽化,汽化后的甲醇蒸汽及水蒸汽进入重整室,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;所述重整室与氢气纯化装置之间的连接管路的全部或部分设置于重整室的上部。
[0010]进一步,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。
[0011]再进一步,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。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。
[0012]在上述技术方案中,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%。
[0013]在上述技术方案中,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。
[0014]本发明的有益效果是:其一、本发明燃料电池汽车的甲
再多了解一些
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