无尾气排放的水氢动力采掘机的制作方法
【专利摘要】本实用新型揭示了一种无尾气排放的水氢动力采掘机，包括采掘机本体、甲醇制氢系统、氢气发电系统、电动发动机；甲醇制氢系统利用甲醇水蒸气重整制备氢气，氢气通过镀有钯银合金的膜分离装置获得高纯度的氢气，获取的氢气通过氢气发电系统发电，发出的电能供电动发动机工作；所述采掘机本体包括截割部、牵引部；截割部的主要功能是完成采煤工作面的截煤和装煤；牵引部包括牵引传动装置和牵引机构。本实用新型可利用甲醇作为汽车的能源，解决能源危机，减少甚至避免车辆排放。本实用新型水氢动力采掘机能将排放的尾气收集起来，作为后续工序的原料，无有害气体排放，甚至能避免CO2的排放，有效保护环境。
【专利说明】
无尾气排放的水氢动力采掘机
技术领域
[0001]本实用新型属于动力采掘机技术领域，涉及一种动力采掘机，尤其涉及一种无尾气排放的水氢动力采掘机。
【背景技术】
[0002]汽车工业是世界上仅次于石油化工的第二大产业，目前，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，而且汽车尾气中所含的氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳等造成了大气的严重污染。为了保持国民经济的可持续发展，保护人类居住环境和保障能源供给，世界各国政府纷纷投入大量的人力、物力寻求解决这些问题的各种途径。
[0003]目前主要有两种节能的途径，一种是以丰田为代表的混合动力汽车，另一种是以特斯拉为代表的纯动力汽车。混合动力汽车的起步慢，燃料依然为汽油或柴油，不能从本质上解决资源、污染的问题。纯动力汽车需要特定的充电粧，较难普及，且续航能力较差。
[0004]燃料电池是一种不经过燃烧过程直接以电化学反应方式将燃料和氧化剂的化学能转变为电能的高效发电装置，其工作过程不受卡诺循环限制，转换效率高，几乎没有污染物排放。以燃料电池为动力的燃料电池动力汽车既可以保护环境又可以缓解能源短缺和调整能源结构，已成为未来汽车发展的重要趋势之一，是当今世界能源和交通领域开发的热点。
[0005]燃料电池按电解质分类可分为碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池等五类。而汽车用燃料电池的要求为:能够在常温下工作，电流密度高，免维护性好，耐振性与耐冲击性好，能够从低负荷到高负荷进行高效率运转。质子交换膜燃料电池(PEMFC)能够满足这些性能要求，因此成为发展最快也最成熟的车用燃料电池。基于PEMFC的燃料电池汽车需要氢气作为燃料，自从燃料电池诞生起，氢源问题与燃料电池本身是同样重要的核心技术，而氢源的研究开发已成为燃料电池汽车从演示走向商业化的重要步骤。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种无尾气排放的水氢动力采掘机，可利用甲醇作为汽车的能源，解决能源危机，减少车辆排放。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案:
[0008]—种无尾气排放的水氢动力采掘机，所述采掘机包括:采掘机本体、甲醇制氢系统、氢气发电系统、电动发动机，甲醇制氢系统、氢气发电系统、电动发动机设置于采掘机本体内，甲醇制氢系统、氢气发电系统、电动发动机依次连接；
[0009]所述采掘机本体包括截割部、牵引部;截割部的主要功能是完成采煤工作面的截煤和装煤，包括左、右截割电机，左、右摇臂减速箱，左、右滚筒，冷却系统，内喷雾系统和弧形挡板;牵引部包括牵引传动装置和牵引机构;采掘机本体设有连接线缆，连接线缆与氢气发电系统连接；
[0010]所述甲醇制氢系统包括制氢子系统、气压调节子系统、收集利用子系统，制氢子系统、气压调节子系统、氢气发电系统、收集利用子系统依次连接；
[0011]所述制氢子系统利用甲醇水制备氢气，所述制氢子系统包括固态氢气储存容器、储存容器、原料输送装置、快速启动装置、制氢设备、膜分离装置；
[0012]所述储存容器设置于采掘机本体的后部;储存容器的中部设有隔板，隔板的一侧设置反应液体，另一侧设置氢气发电系统释放、而后被压缩的液态或固态的二氧化碳;隔板连接有推动机构，在储存容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，推动机构驱动隔板动作，减少存储反应液体区域的容积，增加存储二氧化碳区域的容积；
[0013]所述制氢设备包括换热器、气化室、重整室;膜分离装置设置于分离室内，分离室设置于重整室的里面;所述固态氢气储存容器、储存容器分别与制氢设备连接;储存容器中储存有液态的甲醇和水；
[0014]所述快速启动装置为制氢设备提供启动能源;所述快速启动装置包括第一启动装置、第二启动装置;所述第一启动装置包括第一加热机构、第一气化管路，第一气化管路的内径为I?2mm，第一气化管路紧密地缠绕于第一加热机构上;所述第一气化管路的一端连接储存容器，通过原料输送装置将甲醇送入第一气化管路中；第一气化管路的另一端输出被气化的甲醇，而后通过点火机构点火燃烧;或者，第一气化管路的另一端输出被气化的甲醇，且输出的甲醇温度达到自燃点，甲醇从第一气化管路输出后直接自燃;所述第二启动装置包括第二气化管路，第二气化管路的主体设置于所述重整室内，第一气化管路或/和第二气化管路输出的甲醇为重整室加热的同时加热第二气化管路，将第二气化管路中的甲醇气化;所述重整室内壁设有加热管路，加热管路内放有催化剂;所述快速启动装置通过加热所述加热管路为重整室加热;所述制氢系统启动后，制氢系统通过制氢设备制得的氢气提供运行所需的能源；
[0015]所述快速启动装置的初始启动能源为若干太阳能启动模块，太阳能启动模块包括依次连接的太阳能电池板、太阳能电能转换电路、太阳能电池;太阳能启动模块为第一加热机构提供电能;或者，所述快速启动装置的初始启动能源为手动发电机，手动发电机将发出的电能存储于电池中；
[0016]所述催化剂包括Pt的氧化物、Pd的氧化物、Cu的氧化物、Fe的氧化物、Zn的氧化物、
稀土金属氧化物、过渡金属氧化物。其中贵金属Pt含量占催化剂总质量的0.5%?2%，Pd含量占催化剂总质量的I %?5 %，Cu的氧化物占催化剂总质量的5 %?15 %，Fe的氧化物占催化剂总质量的2%?10%，Zn的氧化物占催化剂总质量的10%?25%，稀土金属氧化物占催化剂总质量的5%?45%，其余为过渡金属氧化物；
[0017]或者，所述催化剂为铜基催化剂，包括物质及其质量份数为:3-17份的CuO，3-18份的 ZnO，0.5-3 份的 ZrO，55-80份的 Al2O3，1-3 份的 CeO2，1-3 份的 La2O3 ；
[0018]所述固态氢气储存容器中储存固态氢气，当制氢系统启动时，通过气化模块将固态氢气转换为气态氢气，气态氢气通过燃烧放热，为制氢设备提供启动热能，作为制氢设备的启动能源；
[0019]所述储存容器中的甲醇和水通过原料输送装置输送至换热器换热，换热后进入气化室气化;气化后的甲醇蒸气及水蒸气进入重整室，重整室内设有催化剂，重整室下部及中部温度为300 °C?420 °C;所述重整室上部的温度为400 °C?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°C?5700C ;分离室内设有膜分离器，从膜分离器的产气端得到氢气；
[0020]所述原料输送装置提供动力，将储存容器中的原料输送至制氢设备;所述原料输送装置向原料提供0.15?5MPa的压强，使得制氢设备制得的氢气具有足够的压强；
[0021]所述制氢设备启动制氢后，制氢设备制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持制氢设备运行；
[0022]所述制氢设备制得的氢气输送至膜分离装置进行分离，用于分离氢气的膜分离装置的内外压强之差大于等于0.7M Pa;所述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% ；
[0023]所述制氢子系统将制得的氢气通过传输管路实时传输至氢气发电系统;所述传输管路设有气压调节子系统，用于调整传输管路中的气压;所述氢气发电系统利用制氢子系统制得的氢气发电；
[0024]所述气压调节子系统包括微处理器、气体压力传感器、阀门控制器、出气阀、出气管路;所述气体压力传感器设置于传输管路中，用以感应传输管路中的气压数据，并将感应的气压数据发送至微处理器;所述微处理器将从气体压力传感器接收的该气压数据与设定阈值区间进行比对；当接收到的压力数据高于设定阈值区间的最大值，微处理器控制阀门控制器打开出气阀设定时间，使得传输管路中气压处于设定范围，同时出气管路的一端连接出气阀，另一端连接所述制氢子系统，通过燃烧为制氢子系统的需加热设备进行加热；当接收到的压力数据低于设定阈值区间的最小值，微处理器控制所述制氢子系统加快原料的输送速度；
[0025]所述收集利用子系统连接氢气发电系统的排气通道出口，从排出的气体中分别收集氢气、氧气、水，利用收集到的氢气、氧气供制氢子系统或/和氢气发电系统使用，收集到的水作为制氢子系统的原料，从而循环使用；
[0026]所述收集利用子系统包括氢氧分离器、氢水分离器、氢气止回阀、氧水分离器、氧气止回阀，将氢气与氧气分离，而后分别将氢气与水分离、氧气与水分离；
[0027]所述氢气发电系统包括燃料电池，燃料电池包括若干子燃料电池模块，各个子燃料电池模块包括至少一个超级电容。
[0028]所述汽车还包括第二电动发动机、能量存储单元、动能转换单元，动能转换单元、能量存储单元、第二电动发动机依次连接;所述动能转换单元将汽车刹车制动的能量转换为电能存储于能量存储单元内，为第二电动发动机提供电能；
[0029]所述第二电动发动机还连接氢气发电系统，由氢气发电系统为第二电动发动机提供能源；
[0030]所述汽车还包括道路环境感应模块、分配数据库、氢气分配模块;氢气分配模块分别与道路环境感应模块、分配数据库连接，根据道路环境感应模块感应的数据以及分配数据库中的数据为各电动发动机分配对应的氢气；
[0031]所述道路环境感应模块用以感应道路拥堵信息、地面平整度信息；道路拥堵信息根据汽车实时速度，加速、减速频率，以及停车时间确定;地面平整度信息根据汽车底盘上设置的倾角传感器确定；
[0032]所述分配数据库中存储若干数据表，数据表中记录各个道路拥堵信息、地面平整度信息对应的为电动发动机、第二电动发动机分配氢气的数据；电动发动机、第二电动发动机中一个用于驱动后轮或/和前轮，另一个用于驱动前轮或/和后轮。
[0033]—种无尾气排放的水氢动力采掘机，所述采掘机包括:采掘机本体、甲醇制氢系统、氢气发电系统、电动发动机，甲醇制氢系统、氢气发电系统、电动发动机设置于采掘机本体，甲醇制氢系统、氢气发电系统、电动发动机依次连接；
[0034]所述甲醇制氢系统利用甲醇水蒸气重整制备氢气，氢气通过镀有钯银合金的膜分离装置获得高纯度的氢气，获取的氢气通过氢气发电系统发电，发出的电能供电动发动机工作；
[0035]所述甲醇制氢系统包括储存容器，储存容器设有隔离机构、隔离机构调节单元，隔离机构将储存容器分为至少两个区域，隔离机构调节单元调节隔离机构在储存容器内的位置，调节各个区域的大小。
[0036]作为本实用新型的一种优选方案，所述采掘机本体包括截割部、牵引部;截割部的主要功能是完成采煤工作面的截煤和装煤，包括左、右截割电机，左、右摇臂减速箱，左、右滚筒，冷却系统，内喷雾系统和弧形挡板;牵引部包括牵引传动装置和牵引机构;采掘机本体设有连接线缆，连接线缆与氢气发电系统连接；
[0037]所述隔离机构的一侧设置反应液体，另一侧设置氢气发电系统释放、而后被压缩的液态或固态的二氧化碳；隔板连接有推动机构，在储存容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，推动机构驱动隔离机构动作，减少存储反应液体区域的容积，增加存储二氧化碳区域的容积。
[0038]作为本实用新型的一种优选方案，所述甲醇制氢系统包括制氢子系统、气压调节子系统、收集利用子系统，制氢子系统、气压调节子系统、氢气发电系统、收集利用子系统依次连接；
[0039]所述制氢子系统利用甲醇水制备氢气，所述制氢子系统包括固态氢气储存容器、储存容器、原料输送装置、快速启动装置、制氢设备、膜分离装置；
[0040]所述制氢设备包括换热器、气化室、重整室;膜分离装置设置于分离室内，分离室设置于重整室的里面;所述固态氢气储存容器、储存容器分别与制氢设备连接;储存容器中储存有液态的甲醇和水；
[0041]所述快速启动装置为制氢设备提供启动能源;所述快速启动装置包括第一启动装置、第二启动装置;所述第一启动装置包括第一加热机构、第一气化管路，第一气化管路的内径为I?2mm，第一气化管路紧密地缠绕于第一加热机构上;所述第一气化管路的一端连接储存容器，通过原料输送装置将甲醇送入第一气化管路中；第一气化管路的另一端输出被气化的甲醇，而后通过点火机构点火燃烧;或者，第一气化管路的另一端输出被气化的甲醇，且输出的甲醇温度达到自燃点，甲醇从第一气化管路输出后直接自燃;所述第二启动装置包括第二气化管路，第二气化管路的主体设置于所述重整室内，第一气化管路或/和第二气化管路输出的甲醇为重整室加热的同时加热第二气化管路，将第二气化管路中的甲醇气化;所述重整室内壁设有加热管路，加热管路内放有催化剂;所述快速启动装置通过加热所述加热管路为重整室加热;所述制氢系统启动后，制氢系统通过制氢设备制得的氢气提供运行所需的能源；
[0042]所述固态氢气储存容器中储存固态氢气，当制氢系统启动时，通过气化模块将固态氢气转换为气态氢气，气态氢气通过燃烧放热，为制氢设备提供启动热能，作为制氢设备的启动能源；
[0043]所述储存容器中的甲醇和水通过原料输送装置输送至换热器换热，换热后进入气化室气化;气化后的甲醇蒸气及水蒸气进入重整室，重整室内设有催化剂，重整室下部及中部温度为300 °C?420 °C;所述重整室上部的温度为400 °C?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°C?5700C ;分离室内设有膜分离器，从膜分离器的产气端得到氢气；
[0044]所述原料输送装置提供动力，将储存容器中的原料输送至制氢设备;所述原料输送装置向原料提供0.15?5MPa的压强，使得制氢设备制得的氢气具有足够的压强；
[0045]所述制氢设备启动制氢后，制氢设备制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持制氢设备运行；
[0046]所述制氢设备制得的氢气输送至膜分离装置进行分离，用于分离氢气的膜分离装置的内外压强之差大于等于0.7M Pa;所述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% ；
[0047]所述制氢子系统将制得的氢气通过传输管路实时传输至氢气发电系统;所述传输管路设有气压调节子系统，用于调整传输管路中的气压;所述氢气发电系统利用制氢子系统制得的氢气发电；
[0048]所述气压调节子系统包括微处理器、气体压力传感器、阀门控制器、出气阀、出气管路;所述气体压力传感器设置于传输管路中，用以感应传输管路中的气压数据，并将感应的气压数据发送至微处理器;所述微处理器将从气体压力传感器接收的该气压数据与设定阈值区间进行比对；当接收到的压力数据高于设定阈值区间的最大值，微处理器控制阀门控制器打开出气阀设定时间，使得传输管路中气压处于设定范围，同时出气管路的一端连接出气阀，另一端连接所述制氢子系统，通过燃烧为制氢子系统的需加热设备进行加热；当接收到的压力数据低于设定阈值区间的最小值，微处理器控制所述制氢子系统加快原料的输送速度；
[0049]所述收集利用子系统连接氢气发电系统的排气通道出口，从排出的气体中分别收集氢气、氧气、水，利用收集到的氢气、氧气供制氢子系统或/和氢气发电系统使用，收集到的水作为制氢子系统的原料，从而循环使用；
[0050]所述收集利用子系统包括氢氧分离器、氢水分离器、氢气止回阀、氧水分离器、氧气止回阀，将氢气与氧气分离，而后分别将氢气与水分离、氧气与水分离。
[0051]作为本实用新型的一种优选方案，所述快速启动装置的初始启动能源为若干太阳能启动t吴块，太阳能启动t吴块包括依次连接的太阳能电池板、太阳能电能转换电路、太阳能电池;太阳能启动模块为第一加热机构提供电能;或者，所述快速启动装置的初始启动能源为手动发电机，手动发电机将发出的电能存储于电池中。
[0052]作为本实用新型的一种优选方案，所述催化剂包括Pt的氧化物、Pd的氧化物、Cu的氧化物、Fe的氧化物、Zn的氧化物、稀土金属氧化物、过渡金属氧化物；
[0053]其中，贵金属Pt含量占催化剂总质量的0.6%?1.8%，Pd含量占催化剂总质量的1.1 %?4%，Cu的氧化物占催化剂总质量的6 %?12 %，Fe的氧化物占催化剂总质量的3 %?8%，Zn的氧化物占催化剂总质量的8%?20%，稀土金属氧化物占催化剂总质量的6%?40%，其余为过渡金属氧化物。
[0054]作为本实用新型的一种优选方案，所述催化剂为铜基催化剂，包括物质及其质量份数为:2-20 份的 Cu0，2-20 份的 Ζη0，0.1-5 份的 Zr0，45-95 份的 Al203，0-5 份的 Ce02，0-5 份的
La2〇3 ο
[0055]作为本实用新型的一种优选方案，所述氢气发电系统包括燃料电池，燃料电池包括若干子燃料电池模块，各个子燃料电池模块包括至少一个超级电容。
[0056]本实用新型的有益效果在于:本实用新型提出的无尾气排放的水氢动力采掘机，可利用甲醇作为汽车的能源，解决能源危机，减少甚至避免车辆排放。本实用新型水氢动力采掘机能将排放的尾气C02收集起来，作为后续工序的原料，无有害气体排放，甚至能避免C02的排放，有效保护环境。
[0057]本实用新型制氢装置体积小，利用特有的催化剂配方及钯膜提纯，制备的氢气快速、稳定、纯度高，可以为汽车提供稳定的输入能源。
【附图说明】
[0058]图1为本实用新型水氢动力采掘机的组成示意图。
[0059]图2为本实用新型制氢系统、发电系统的组成示意图。
[0060]图3为收集利用子系统的工作示意图。
[0061]图4为本实用新型制氢系统、发电系统的另一组成示意图。
[0062]图5为制氢子系统的组成示意图。
[0063]图6为制氢子系统的另一组成示意图。
[0064]图7为第一启动装置的结构示意图。
[0065]图8为储存容器的结构示意图。
[0066]图9为本实用新型系统中燃料电池系统的组成示意图。
【具体实施方式】
[0067]下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。
[0068]实施例一
[0069]请参阅图1，本实用新型揭示了一种水氢动力采掘机，所述采掘机包括:采掘机本体、甲醇制氢系统、氢气发电系统、电动发动机，甲醇制氢系统、氢气发电系统、电动发动机设置于采掘机本体内；甲醇制氢系统、氢气发电系统、电动发动机依次连接。所述甲醇制氢系统利用甲醇水蒸气重整制备氢气，氢气通过镀有钯银合金的膜分离装置获得高纯度的氢气，获取的氢气通过氢气发电系统发电，发出的电能供电动发动机工作。
[0070]所述采掘机本体包括截割部、牵引部;截割部的主要功能是完成采煤工作面的截煤和装煤，包括左、右截割电机，左、右摇臂减速箱，左、右滚筒，冷却系统，内喷雾系统和弧形挡板;牵引部包括牵引传动装置和牵引机构;采掘机本体设有连接线缆，连接线缆与氢气发电系统连接。采掘机可以为采煤机、掘进机等。
[0071]请参阅图2至图4，所述甲醇制氢系统包括制氢子系统100、气压调节子系统200、收集利用子系统400，制氢子系统100、气压调节子系统200、氢气发电系统300、收集利用子系统400依次连接。
[0072]所述制氢子系统100利用甲醇水制备氢气，将制得的氢气通过传输管路实时传输至氢气发电系统300用于发电；所述收集利用子系统400连接氢气发电系统300的排气通道出口，从排出的气体中收集氢气，或利用收集到的氢气供制氢子系统100或/和氢气发电系统300使用。
[0073]请参阅图5，所述固态氢气储存容器80、储存容器10分别与制氢设备20连接;储存容器10中储存有液态的甲醇和水，所述固态氢气储存容器80中储存固态氢气。
[0074]请参阅图8，所述储存容器设置于采掘机本体的后部；储存容器的中部设有隔板101，隔板101的一侧设置反应液体，另一侧设置氢气发电系统释放、而后被压缩的液态或固态的二氧化碳。隔板101连接有推动机构，在储存容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，推动机构驱动隔板动作，减少存储反应液体区域的容积，增加存储二氧化碳区域的容积。这样可以在制备氢气的同时，收集释放的二氧化碳，减少二氧化碳气体的排放，收集的二氧化碳还可以作为后续工序的原料。隔板101的两端设置于滑槽102内，能沿滑槽102滑动。
[0075]当制氢系统启动时，通过气化模块将固态氢气储存容器80中的固态氢气转换为气态氢气，气态氢气通过燃烧放热，为制氢设备20提供启动热能，作为制氢设备20的启动能源。当然，固态氢气储存容器80不是本实用新型的必要设备，可以通过其他能源启动制氢设备20。
[0076]所述原料输送装置50提供动力，将储存容器10中的原料输送至制氢设备20;所述原料输送装置50向原料提供0.15?5M Pa的压强(如提供0.2M Pa或1.1M Pa或1.2M Pa或1.5M Pa或5M Pa的压强)，使得制氢设备20制得的氢气具有足够的压强。所述制氢设备20启动制氢后，制氢设备20制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持制氢设备20运行(当然，制氢设备20的运行还可以通过其他能源)。
[0077]请参阅图6，所述快速启动装置为制氢设备提供启动能源;所述快速启动装置包括第一启动装置40、第二启动装置60。
[0078]如图7所示，所述第一启动装置40包括壳体41、第一加热机构42、第一气化管路43，第一气化管路43的内径为I?2mm，第一气化管路43紧密地缠绕于第一加热机构42上；第一加热机构42可以为电加热棒，利用交流电或蓄电池、干电池即可。
[0079]所述第一气化管路43的一端连接储存容器10，甲醇被送入第一气化管路43中；第一气化管路43的另一端输出被气化的甲醇，而后通过点火机构点火燃烧;或者，第一气化管路43的另一端输出被气化的甲醇，且输出的甲醇温度达到自燃点，甲醇从第一气化管路43输出后直接自燃。
[0080]所述第二启动装置60包括第二气化管路，第二气化管路的主体设置于所述重整室内，第二气化管路为重整室加热(还可以为制氢系统其他单元加热)。第一气化管路43或/和第二气化管路输出的甲醇为重整室加热的同时加热第二气化管路，将第二气化管路中的甲醇气化。
[0081 ]首先，需要第一气化管路43输出的甲醇加热第二气化管路，待第二气化管路可以持续产生气化的甲醇后设定时间，可以选择关闭第一启动装置40，而由第二气化管路输出的甲醇为第二气化管路加热;这样可以进一步减少对外部能源的依赖。
[0082]为了提高制氢设备的加热速度，在所述制氢设备20的重整室内壁设有加热管路，加热管路内放有催化剂(如可以将加热温度控制在3800C?4800C)；所述快速启动装置40通过加热所述加热管路为重整室加热，可以提高加热效率。所述制氢系统启动后，制氢系统通过制氢设备制得的氢气提供运行所需的能源;此时，可以关闭快速启动装置。
[0083]此外，为了在没有其他能源的情况下也可以启动汽车，所述快速启动装置的初始启动能源为右干太阳能启动t旲块，太阳能启动t旲块包括依次连接的太阳能电池板、太阳能电能转换电路、太阳能电池;太阳能启动模块为第一加热机构提供电能；或者，所述快速启动装置的初始启动能源为手动发电机，手动发电机将发出的电能存储于电池中。
[0084]所述储存容器中的甲醇和水通过原料输送装置输送至换热器换热，换热后进入气化室气化;气化后的甲醇蒸气及水蒸气进入重整室，重整室内设有催化剂，重整室下部及中部温度为320 °C?430 °C;所述重整室上部的温度为440 °C?560 °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360°C?5600C ；分离室内设有膜分离器，从膜分离器的产气端得到氢气。
[0085]所述重整室内设有催化剂，催化剂包括Pt的氧化物、Pd的氧化物、Cu的氧化物、Fe的氧化物、Zn的氧化物、稀土金属氧化物、过渡金属氧化物。其中贵金属Pt含量占催化剂总质量的0.5 %?2 %，Pd含量占催化剂总质量的I %?5 %，Cu的氧化物占催化剂总质量的5 %?15 %，F e的氧化物占催化剂总质量的2 %?1 %，Z η的氧化物占催化剂总质量的1 %?25%，稀土金属氧化物占催化剂总质量的5%?45%，其余为过渡金属氧化物。
[0086]或者，所述催化剂为铜基催化剂，包括物质及其质量份数为:3-17份的CuO，3_18份的ZnO，0.5-3份的ZrO，55-80份的Al2O3,1-3份的CeO2,1-3份的La203。如，铜基催化剂包括物质及其质量份数为:10份的CuO，10份的ZnO，2份的ZrO，60份的Al2O3，2份的CeO2，2份的La2O3。
[0087]所述原料输送装置提供动力，将储存容器中的原料输送至制氢设备;所述原料输送装置向原料提供0.15?5MPa的压强，使得制氢设备制得的氢气具有足够的压强;所述制氢设备启动制氢后，制氢设备制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持制氢设备运行。
[0088]所述制氢设备20制得的氢气输送至膜分离装置30进行分离，用于分离氢气的膜分离装置30的内外压强之差大于等于0.7M Pa(如膜分离装置30的内外压强为0.7M Pa或1.1MPa或1.2M Pa或1.5M Pa或5M Pa)。本实施例中，所述膜分离装置30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%。
[0089]所述制氢子系统将制得的氢气通过传输管路实时传输至氢气发电系统;所述传输管路设有气压调节子系统，用于调整传输管路中的气压;所述氢气发电系统利用制氢子系统制得的氢气发电。
[0090]如图4所示，所述气压调节子系统200包括微处理器21、气体压力传感器22、阀门控制器23、出气阀24、出气管路25。所述气体压力传感器22设置于传输管路中，用以感应传输管路中的气压数据，并将感应的气压数据发送至微处理器21;所述微处理器21将从气体压力传感器22接收的该气压数据与设定阈值区间进行比对，并以此控制出气阀24的开关。当接收到的压力数据高于设定阈值区间的最大值，微处理器21控制阀门控制器23打开出气阀设定时间，使得传输管路中气压处于设定范围.优选地，出气管路25的一端连接出气阀24，另一端连接所述制氢子系统100，通过燃烧为制氢子系统100的需加热设备(如重整室)进行加热；当接收到的压力数据低于设定阈值区间的最小值，微处理器21控制所述制氢子系统100加快原料的输送速度，从而提高制氢速度。
[0091]如图3所示，所述收集利用子系统400包括氢水分离器401、氢气止回阀402，氢气发电系统300的排气通道出口连接氢水分离器401的入口，氢水分离器401出口处连接的管路内设有氢气止回阀402，防止氢气倒灌;所述氢水分离器401用于分离氢气与水。此外，所述收集利用子系统还包括氢氧分离器，用于分离氢气及氧气;氢氧分离器设置于所述氢气发电系统排气通道出口与氢水分离器之间。
[0092]本实施例中，所述收集利用子系统400还包括氧水分离器411、氧气止回阀412，用于收集氧气。所述收集利用子系统400收集的氢气与氧气供制氢子系统100使用，也可以供氢气发电系统300使用。此外，收集到的氧气可以存放于设定容器中，供人们吸氧;收集到的水可以供人们饮用。
[0093]由于所述收集利用子系统包括气水分离器(如上述氢水分离器、氧水分离器)，因此可以收集到水(比原料中的水分还要多若干倍，因为甲醇中也含有氢原子，制得氢气后与氧气反应得到水)，将水输送至制氢子系统100，原料水可以循环利用，无需另外添加。
[0094]因此，本实用新型系统可以从氢气发电系统的余气中收集氢气、氧气、水等有用物质，可以提高系统的发电效率，同时节省原料(水)。
[0095]所述制氢子系统利用甲醇水制备氢气，所述制氢子系统包括固态氢气储存容器、储存容器、原料输送装置、快速启动装置、制氢设备、膜分离装置；
[0096]所述氢气发电系统包括燃料电池，燃料电池包括若干子燃料电池模块，各个子燃料电池模块包括至少一个超级电容;这样可以高效地输出电能，而不需要大容量的锂电池。
[0097]此外，所述汽车还可以包括第二电动发动机、能量存储单元、动能转换单元，动能转换单元、能量存储单元、第二电动发动机依次连接;所述动能转换单元将汽车刹车制动的能量转换为电能存储于能量存储单元内，为第二电动发动机提供电能。所述第二电动发动机还连接氢气发电系统，由氢气发电系统为第二电动发动机提供能源。如此可以将刹车制动消耗的能量存储为电能，从而有效节约能源。
[0098]同时，所述汽车还包括道路环境感应模块、分配数据库、氢气分配模块;氢气分配模块分别与道路环境感应模块、分配数据库连接，根据道路环境感应模块感应的数据以及分配数据库中的数据为各电动发动机分配对应的氢气。
[0099]所述道路环境感应模块用以感应道路拥堵信息、地面平整度信息；道路拥堵信息根据汽车实时速度，加速、减速频率，以及停车时间确定;地面平整度信息根据汽车底盘上设置的倾角传感器确定。
[0100]所述分配数据库中存储若干数据表，数据表中记录各个道路拥堵信息、地面平整度信息对应的为电动发动机、第二电动发动机分配氢气的数据(该数据能根据环境信息对两个电动发动机分配不同的动力，提高效率)；电动发动机、第二电动发动机中一个用于驱动后轮或/和前轮(如后轮)，另一个用于驱动前轮或/和后轮(如前轮及后轮)。如此，可以更加有效地对汽车分配动能，提高效率，节省能源。
[0101]请参阅图9，本实施例中，所述氢气发电系统为燃料电池系统，燃料电池系统包括:气体供给装置、电堆201;所述气体供给装置利用压缩的气体作为动力，自动输送至电堆201中。
[0102]本实施例中，气体供给装置为压缩气体供给装置202，所述压缩气体输送至一混合容器203后进入电堆201，混合容器203的一端连接空气;压缩气体进入混合容器203后产生的动力将自然空气按设定比例吸进电堆反应，调节氧气含量。
[0103]所述燃料电池系统还包括空气进气管路、出气管路，空气进气管路、出气管路均经过湿化系统204。所述压缩的气体主要为氧气(也可以为空气)；自然空气与压缩氧气在混合容器混合后进入电堆201。
[0104]所述燃料电池系统还包括气体调节系统，气体调节系统设置于混合容器203内；所述气体调节系统包括阀门调节控制装置，以及氧气含量传感器或/和压缩气体压缩比传感器。
[0105]所述氧气含量传感器用以感应混合容器中混合的空气与氧气中氧气的含量，并将感应到的数据发送至阀门调节控制装置。
[0106]所述压缩气体压缩比传感器用以感应压缩氧气的压缩比，并将感应到的数据发送至阀门调节控制装置。
[0107]所述阀门调节控制装置根据氧气含量传感器或/和压缩气体压缩比传感器的感应结果调节氧气输送阀门、空气输送阀门，控制压缩氧气、自然空气的输送比例(如自然空气比例可以为0-70%);压缩氧气进入混合容器后产生的动力将混合气体推送至电堆反应，利用自然空气做稀释减压。
[0108]所述湿化系统204包括湿度交换容器、湿度交换管路，湿度交换管路为空气进气管路的一部分;所述反应后气体出气管路输送至湿度交换容器。
[0109]所述湿度交换管路的材料只透水不透气，使得反应后气体与自然空气进行湿度交换，而气体之间无法流通。湿度交换管路在湿度交换容器中螺旋设置，可以充分进行湿度交换。
[0110]实施例二
[0111]一种水氢动力采掘机，所述采掘机包括:采掘机本体、甲醇制氢系统、氢气发电系统、电动发动机，甲醇制氢系统、氢气发电系统、电动发动机设置于采掘机本体内，甲醇制氢系统、氢气发电系统、电动发动机依次连接;所述甲醇制氢系统利用甲醇水蒸气重整制备氢气，氢气通过镀有钯银合金的膜分离装置获得高纯度的氢气，获取的氢气通过氢气发电系统发电，发出的电能供电动发动机工作。
[0112]所述甲醇制氢系统包括储存容器，储存容器设有隔离机构、隔离机构调节单元，隔离机构将储存容器分为至少两个区域，隔离机构调节单元调节隔离机构在储存容器内的位置，调节各个区域的大小。
[0113]优选地，所述隔离机构的一侧设置反应液体，另一侧设置氢气发电系统释放、而后被压缩的液态或固态的二氧化碳；隔板连接有推动机构，在储存容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，推动机构驱动隔离机构动作，减少存储反应液体区域的容积，增加存储二氧化碳区域的容积。
[0114]所述储存容器包括:容器、设置于容器内的间隔机构、与间隔机构连接的驱动机构、控制模块、感应模块。
[0115]所述间隔机构将容器至少分为两个空间;两个空间中，一个放置反应液体，另一侧设置氢气发电系统释放、而后被压缩的液态或固态的二氧化碳;控制模块分别连接驱动机构、感应模块。
[0116]所述感应模块用以感应容器内反应液体的量，或者/并且感应氢气发电系统释放、而后被压缩的液态或固态的二氧化碳的量;并将感应数据发送至控制模块。
[0117]所述控制模块根据感应模块感应的数据控制驱动机构对间隔机构的动作;在液体储存容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，推动机构驱动隔板动作，减少反应液体的容积，增加二氧化碳的容积。
[0118]综上所述，本实用新型提出的无尾气排放的水氢动力采掘机，可利用甲醇作为汽车的能源，解决能源危机，减少甚至避免车辆排放。本实用新型水氢动力采掘机能将排放的尾气C02收集起来，作为后续工序(制备甲醇)的原料，使得能源循环使用;本实用新型无有害气体排放，甚至能避免C02的排放，有效保护环境。
[0119]这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
【主权项】
1.一种水氢动力采掘机，其特征在于，所述采掘机包括:采掘机本体、甲醇制氢系统、氢气发电系统、电动发动机，甲醇制氢系统、氢气发电系统、电动发动机设置于采掘机本体，甲醇制氢系统、氢气发电系统、电动发动机依次连接； 所述甲醇制氢系统包括制氢子系统，所述制氢子系统包括制氢设备、膜分离装置;所述制氢设备包括换热器、气化室、重整室;膜分离装置设置于分离室内； 所述甲醇制氢系统包括储存容器，储存容器设有隔离机构、隔离机构调节单元，隔离机构将储存容器分为至少两个区域，隔离机构调节单元调节隔离机构在储存容器内的位置，调节各个区域的大小； 所述采掘机本体包括截割部、牵引部;截割部的主要功能是完成采煤工作面的截煤和装煤，包括左、右截割电机，左、右摇臂减速箱，左、右滚筒，冷却系统，内喷雾系统和弧形挡板;牵引部包括牵引传动装置和牵引机构;采掘机本体设有连接线缆，连接线缆与氢气发电系统连接。2.根据权利要求1所述的水氢动力采掘机，其特征在于: 所述隔离机构的一侧设置反应液体，另一侧设置氢气发电系统释放、而后被压缩的液态或固态的二氧化碳;隔离机构连接有推动机构，由推动机构调节隔离机构的位置。3.根据权利要求1所述的水氢动力采掘机，其特征在于: 所述甲醇制氢系统包括制氢子系统、气压调节子系统、收集利用子系统，制氢子系统、气压调节子系统、氢气发电系统、收集利用子系统依次连接； 所述制氢子系统利用甲醇水制备氢气，所述制氢子系统包括固态氢气储存容器、液体储存容器、原料输送装置、快速启动装置、制氢设备、膜分离装置； 所述制氢设备包括换热器、气化室、重整室;膜分离装置设置于分离室内，分离室设置于重整室的里面;所述固态氢气储存容器、液体储存容器分别与制氢设备连接;液体储存容器中储存有液态的甲醇和水； 所述快速启动装置为制氢设备提供启动能源;所述快速启动装置包括第一启动装置、第二启动装置;所述第一启动装置包括第一加热机构、第一气化管路，第一气化管路的内径为I?2mm，第一气化管路紧密地缠绕于第一加热机构上;所述第一气化管路的一端连接液体储存容器，通过原料输送装置将甲醇送入第一气化管路中；第一气化管路的另一端输出被气化的甲醇，而后通过点火机构点火燃烧;所述第二启动装置包括第二气化管路，第二气化管路的主体设置于所述重整室内，第一气化管路或/和第二气化管路输出的甲醇为重整室加热的同时加热第二气化管路，将第二气化管路中的甲醇气化;所述重整室内壁设有加热管路，加热管路内放有催化剂;所述快速启动装置通过加热所述加热管路为重整室加热；所述固态氢气储存容器中储存固态氢气;所述液体储存容器中的甲醇和水通过原料输送装置输送至换热器换热，换热后进入气化室气化;气化室与重整室连接，重整室内设有催化剂;分离室内设有膜分离装置，从膜分离装置的产气端得到氢气;所述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； 所述气压调节子系统包括微处理器、气体压力传感器、阀门控制器、出气阀、出气管路；所述气体压力传感器设置于传输管路中，用以感应传输管路中的气压数据，并将感应的气压数据发送至微处理器； 所述收集利用子系统连接氢气发电系统的排气通道出口，从排出的气体中分别收集氢气、氧气、水； 所述收集利用子系统包括氢氧分离器、氢水分离器、氢气止回阀、氧水分离器、氧气止回阀。4.根据权利要求3所述的水氢动力采掘机，其特征在于: 所述快速启动装置的初始启动能源为若干太阳能启动模块，太阳能启动模块包括依次连接的太阳能电池板、太阳能电能转换电路、太阳能电池;太阳能启动模块为第一加热机构提供电能;或者，所述快速启动装置的初始启动能源为手动发电机，手动发电机将发出的电能存储于电池中。5.根据权利要求1所述的水氢动力采掘机，其特征在于: 所述氢气发电系统包括燃料电池，燃料电池包括若干子燃料电池模块，各个子燃料电池模块包括至少一个超级电容。
【文档编号】H01M8/22GK205429077SQ201520867246
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年11月3日
【发明人】向华
【申请人】上海合既得动氢机器有限公司