一种基于固体氢技术的强混动力系统的制作方法

本实用新型属于动力技术领域，特别涉及一种基于固体氢技术的强混动力系统。

背景技术：

氢气作为能源，具有发热值高、清洁无污染的优点，是最有发展潜力的燃料和能量载体。目前制氢方式主要化工原料如甲醇制氢，该方法氢收率较高，过程控制简单，且甲醇来源较容易；但所得到的氢气纯度一般。通过将氢气与活性金属化学反应得到固体氢的存氢方式，具有存储安全且存储时间长、储氢密度高及能产生高纯度氢等优点。

本专利结合固体氢制氢与甲醇制氢同时为燃料电池提供氢源，满足车辆在不同路况、不同驾驶情况下对电量的需求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于固体氢技术的强混动力系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于固体氢技术的强混动力系统，包括水箱、固体氢制氢装置、甲醇制氢装置、燃料电池装置、空气净化装置以及控制器，所述水箱通过冷却水结构分别与所述固体氢制氢装置和所述燃料电池装置连通，所述固体氢制氢装置和所述燃料电池装置通过冷却回水结构与所述甲醇制氢装置连通；所述水箱通过反应水管道向所述固体氢制氢装置供水，所述固体氢制氢装置和所述甲醇制氢装置通过气路结构与所述燃料电池装置连通，所述空气净化装置通过空气净化管道分别与所述甲醇制氢装置和所述燃料电池装置连通。

优选的是，所述冷却水结构包括主管、第一支管、第二支管、单向水泵以及第一三通阀，所述主管分别与所述水箱和所述第一三通阀第一端口连通，且其上设有单向水泵，所述固体氢制氢装置通过第一支管连通至所述第一三通阀的第二端口，所述燃料电池装置通过第二支管连通至所述第一三通阀的第三端口。

优选的是，所述冷却回水结构包括第一回水管、第二回水管、第二三通阀以及回水总管，所述第一回水管一端与所述固体氢制氢装置连通，另一端与所述第二三通阀的第一端口连接，所述第二回水管一端与所述燃料电池装置连通，另一端与所述第二三通阀的第二端口连接，所述第二三通阀的第三端口通过所述回水总管与所述甲醇制氢装置连通。

优选的是，所述反应水管道上设有双向水泵和第一流量阀，所述回水总管上设有第二流量阀。

优选的是，所述气路结构包括第一供氢管、第二供氢管、第三流量阀以及汇合氢管，所述汇合氢管一端通过所述第三流量阀分别与所述第一供氢管和所述第二供氢管的一端连通，所述汇合氢管另一端与所述燃料电池装置连通，所述第一供氢管另一端与所述固体氢制氢装置连通，所述第二供氢管另一端与所述甲醇制氢装置连通。

优选的是，所述固体氢制氢装置为长方体形状，其包括第一壳体和第二壳体，所述第二壳体内从下至上依次设有反应室和过滤室，所述反应室为抽拉式结构，所述过滤室内设有第一过滤网和第二过滤网。

优选的是，所述第一壳体上靠近顶端的一侧面穿透所述第一壳体和第二壳体设有过水口、支流口，另一相对侧面设有氢气口，所述第一壳体的另两个相对侧面上分别穿透所述第一壳体设有回流口，所述过水口与所述反应水管道连通，所述氢气口与所述第一供氢管连通，所述支流口与所述第一支管连通，所述回流口与所述第一回水管连通。

优选的是，所述固体氢制氢装置内设有第一压力传感器，所述甲醇制氢装置内设有第二压力传感器。

优选的是，所述燃料电池装置通过出水管与所述水箱连通。

本实用新型的有益效果是：

1.将固体氢制氢技术与甲醇制氢技术结合，为燃料电池提供充足的氢源，保证燃料电池稳定处于正常工作电量范围内，为整车的动力系统提供源源不短的能量来源；

2.固体氢与水在常温低压情况下能产生氢气与固体碱性物质，能得到高纯度的氢气，不再需要气体净化，所需条件简单易实现，且产生相同氢气所需的氢源料所占体积极小，能有效降低制氢装置的整体尺寸，减小车辆尺寸的限制，同时具备安全可控，燃料加注简单；

3.甲醇作为车载制氢原料具备价格优势且来源较广，且能量转换密度高，反应温度及压力的要求较为温和，通过向甲醇制氢装置通入净化的空气，利用空气中的氧气降低甲醇反应后产生一氧化碳的含量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中固体氢制氢装置左侧剖面结构示意图；

图3为本实用新型中单个氢发舱模块一个视角结构示意图；

图4为本实用新型中单个氢发舱模块另一个视角结构示意图。

附图标记说明：

1—固体氢制氢装置；2—甲醇制氢装置；3—燃料电池装置；4—水箱；5—空气净化装置；6—冷却水结构；7—冷却回水结构；8—气路结构；9—反应水管道；10—双向水泵；11—第一流量阀；12—空气净化管道；13—出水管；15—第一壳体；16—第二壳体；17—反应室；18—过滤室；19—第一过滤网；20—第二过滤网；21—过水口；22—支流口；23—氢气口；24—回流口；61—主管；62—单向水泵；63—第一三通阀；64—第一支管；65—第二支管；71—第一回水管；72—第二回水管；73—第二三通阀；74—回水总管；75—第二流量阀；81—第一供氢管；82—第二供氢管；83—第三流量阀；84—汇合氢管。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-4所示，本实施例提供一种基于固体氢技术的强混动力系统，包括水箱4、固体氢制氢装置1、甲醇制氢装置2、燃料电池装置3、空气净化装置5以及控制器，固体氢制氢装置1是通过水与固体氢之间的反应来产生氢气，甲醇制氢装置2是通过水与甲醇混合加热汽化，通过催化剂裂解产生氢气；故水箱4可通过反应水管道9直接向固体氢制氢装置1供水，水箱4中的水与固体氢制氢装置1内的固体氢直接混合反应产生氢气；燃料电池装置3是通过氢气和氧气反应来产生电和水，故固体氢制氢装置1和甲醇制氢装置2通过气路结构8与燃料电池装置3连通，以便提供给燃料电池装置3所需的氢气，而且燃料电池装置3可以将反应过后产生的水通过出水管13流入水箱4，循环利用；上述固体氢制氢装置1和燃料电池装置3内的反应都会产生大量的热，故需要冷却系统来吸收其反应产生的热量，即水箱4通过冷却水结构6分别与固体氢制氢装置1和燃料电池装置3连通，这样设置是为了吸收热量，维持固体氢制氢装置1和燃料电池装置3的温度；固体氢制氢装置1和燃料电池装置3通过冷却回水结构7与甲醇制氢装置2连通，通过利用燃料电池装置3和固体氢制氢装置1的排热对水进行预加热，有效减少甲醇制氢装置2的工作功率和提高系统能量利用效率；空气净化装置5通过空气净化管道12分别与甲醇制氢装置2和燃料电池装置3连通，即空气净化装置5向燃料电池装置3内输入了需要与氢气反应的氧气，而向甲醇制氢装置2内通入净化后的空气，利用空气中的氧气降低产物中产生的一氧化碳，提高氢气的纯度。

冷却水结构6包括主管61、第一支管64、第二支管65、单向水泵62以及第一三通阀63，主管61分别与水箱4和第一三通阀63第一端口连通，且其上设有单向水泵62，固体氢制氢装置1通过第一支管64连通至第一三通阀63的第二端口，燃料电池装置3通过第二支管65连通至第一三通阀63的第三端口，通过单向水泵62以及第一三通阀63可以实现同时向固体氢制氢装置1和燃料电池装置3通水，管路连接更加简单方便以及减少了能耗。

冷却回水结构7包括第一回水管71、第二回水管72、第二三通阀73以及回水总管74，第一回水管71一端与固体氢制氢装置1连通，另一端与第二三通阀73的第一端口连接，第二回水管72一端与燃料电池装置3连通，另一端与第二三通阀73的第二端口连接，第二三通阀73的第三端口通过回水总管74与甲醇制氢装置2连通，通过第二三通阀73将通过固体氢制氢装置1和燃料电池装置3内的吸收热能的水收集流入甲醇制氢装置2内，有效减少甲醇制氢装置2的工作功率和提高系统能量利用效率。

气路结构8包括第一供氢管81、第二供氢管82、第三流量阀83以及汇合氢管84，汇合氢管84一端通过第三流量阀83分别与第一供氢管81和第二供氢管82的一端连通，汇合氢管84另一端与燃料电池装置3连通，第一供氢管81另一端与固体氢制氢装置1连通，第二供氢管82另一端与甲醇制氢装置2连通。

固体氢制氢装置1内设有第一压力传感器，甲醇制氢装置2内设有第二压力传感器，反应水管道9上设有双向水泵10和第一流量阀11，回水总管74上设有第二流量阀75，控制器与第一压力传感器和第二压力传感器连接，并分别控制第一流量阀11、第二流量阀75、第三流量阀83、单向水泵62以及双向水泵10，当控制器接收到车辆需要电能时，来控制整个系统来发电。固体氢制氢装置1处安装第一压力传感器，甲醇制氢装置2处安装第二压力传感器，分别用来检测氢气的压力，并将该压力值输入到控制器内，通过判断比较耗氢速率与产氢速率，控制器通过调节水箱4与固体氢制氢装置1间的第一流量阀11、水箱4与甲醇制氢装置2间的电第二流量阀75的开通大小控制参与制氢反应的水量，同时相应的调节双向水泵10的转速正反控制水流方向，即通过控制双向水泵10，可以将水箱4里的水向固态氢制氢装置内，当控制器接收到燃料电池装置3停止向外供电且固体氢制氢装置1内水量超过一定值时，双向水泵10进行反转，将固体氢制氢装置1内的水反向流入水箱4内，停止固体氢继续反应。控制器能实时监测车辆内部的电荷量，经过计算车辆内部能耗减少的速率，进而通过控制整个系统产生氢气的量，满足车辆在突然加速或路况不良等不同情况下对能量的需求。

固体氢制氢装置1为长方体形状，其包括第一壳体15和第二壳体16，第二壳体16内从下至上依次设有反应室17和过滤室18，反应室17为抽拉式结构，方便添加固体氢，过滤室18内设有第一过滤网19和第二过滤网20，第一壳体15上靠近顶端的一侧面穿透第一壳体15和第二壳体16设有过水口21、支流口22，另一相对侧面设有氢气口23，第一壳体15的另两个相对侧面上分别穿透第一壳体15设有回流口24，过水口21与反应水管道9连通，氢气口23与第一供氢管81连通，支流口22与第一支管64连通，回流口24与第一回水管71连通，通过这样设置，当双向水泵10将水从固体氢制氢装置1向外抽时，通过第一过滤网19和第二过滤网20将水中的杂质去掉，防止有其他物质流入管路造成堵塞。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节。