装置包括进气歧管接口13、出气歧管接口 14、电加热器5、温度传感器6、具有保温层的外壳1、填充有催化剂2的反应室3以及置于外壳I内且与反应室3底部连通的预热管4。外壳I顶部设有与预热管4连接相通的醇类入口7，反应室3上方的外壳I顶部设有法兰盘8以及与其连接的盖板9，盖板9上设有排气口 10、电加热器5的接线出口 11及温度传感器6的出口 12。进气歧管接口 13设置在靠近预热管4的外壳I侧壁上，出气歧管接口 14设置在靠近反应室3的外壳I侧壁上，反应室3底部设有一个与预热管4连接相通的醇类喷射器16。反应室3中的催化剂2是密封设置的，换句话说，催化剂2是放置在一个密封单元30中，催化剂2沿竖直方向由分隔单元(图中未示出)分为上、中、下三层，层与层之间的催化剂2通过设置在分隔单元上的空洞进行连通。催化剂2与壳体I之间存在第二尾气通道28的同时，本发明还在催化剂2中设置了两条轴向的第一尾气通道15，两条第一尾气通道15同时连通进气歧管接口 13与出气歧管接口 14，两条第一尾气通道15是与催化剂2密封隔开的，换句话说，本发明要保证第一尾气通道15和第二尾气通道28中的尾气不能与反应室中的催化剂2直接接触，但尾气所带的热量可以通过密封单元30传递给催化剂2。本发明增加的两条第一尾气通道15，大大增加了催化剂2的受热面积，从而提高了发动机尾气热量的利用率。本发明中的电加热器5和温度传感器6均位于催化剂2中，其数量分别为6个和3个。
[0029]如图3所示，醇类催化裂解制氢装置在液体燃料汽车上的应用方法如下:
[0030]①点火开关17两端分别连接电源26(蓄电池、发电机)和栗18，点火开关17打开后，栗18开始工作，将醇类液体箱22中的甲醇或乙醇栗入预热管4中；
[0031]②将发动机19排出的尾气通过靠近预热管4一侧的进气歧管接口 13引入到裂解制氢装置21的外壳I内，从而首先对预热管4中醇类液体进行加热，使之成为醇类蒸汽，然后再通过四条条以上尾气通道15对反应室3中的催化剂2进行加热；
[0032]③预热管4加热后，车辆控制系统20发出指令，控制醇类喷射器16按照实际需求将加热后的预热管4中的醇类蒸汽通过其上的四个喷口喷入到反应室3中，并经加热后的催化剂2的作用分解出氢气和一氧化碳；
[0033]④将分解出的氢气和一氧化碳从排气口10排出，并依次经过单向阀29、储气罐23及多个与车辆控制系统20连接的电磁阀24，储气罐23内设置一个与车辆控制系统20连接的压力传感器25，多个电磁阀24分别与发动机各缸进气歧管进气门连接相通，储气罐23的作用是冷却、降压及存储氢气和一氧化碳，车辆控制系统20依据发动机的工况发出指令，打开各个电磁阀24，氢气和一氧化碳喷入发动机各缸进气歧管进气门处，和新鲜空气一同进入燃烧室，压缩后参与燃烧。
[0034]在上述步骤②中，车辆控制系统20根据温度传感器6反馈的温度信号来控制电加热器5的通断，当发动机19排出的尾气不能保证醇类裂解需要的温度时，车辆控制系统20控制电加热器5发热，当发动机19排出的尾气足够供给醇类裂解需要的温度时，车辆控制系统20控制电加热器5断电。更为详细地说，温度传感器6将温度信号传输给车辆控制系统20，车辆控制系统20按裂解制氢装置21内的温度控制电磁开关27的开、闭，调节醇类液体的供给量和电加热器5的通断。当发动机排出的尾气不能保证醇类裂解需要的温度时，车辆控制系统20发出指令，电加热器5发热，保证醇类裂解的正常温度，使裂解持续进行。当发动机尾气足够供给裂解制氢装置21所需的热量时，温度传感器6输出信号给车辆控制系统20，车辆控制系统20发出指令，电加热器5断，由发动机尾气独立供热。在发动机启动时，发动机尾气的温度极低，车辆控制系统20发出指令，电加热器5导通，主要由电源26(蓄电池、发电机)供电，保证裂解制氢装置21的正常裂解温度，使裂解反应正常进行。裂解产生的低压氢气(H2)和一氧化碳(CO)进入不锈钢气体储气罐23，储气罐23内的低压氢气(?)和一氧化碳(CO)按车辆控制系统20的指令打开电磁阀24，按发动机工况供给实际所需的低压氢气(H2)和一氧化碳(CO)，和空气(可燃混合气)一起进入气缸参与燃烧。车辆控制系统20还设置有一个显示器27，从而便于显示裂解制氢装置21的一些相关参数和状态。
[0035]本发明中的其他结构及方法与现有技术相同，故不在此赘述。
[0036]以上所述的实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种醇类催化裂解制氢装置，它包括进气歧管接口(13)、出气歧管接口(14)、具有保温层的外壳(I)、填充有催化剂(2)的反应室(3)、置于外壳(I)内且与反应室(3)底部连通的预热管(4)以及置于催化剂(2)中的电加热器(5)和温度传感器(6)，所述外壳(I)顶部设有与预热管(4)连接相通的醇类入口(7)，所述反应室(3)上方的外壳(I)顶部设有法兰盘(8)以及与其连接的盖板(9)，所述盖板(9)上设有排气口( 1)、电加热器(5)的接线出口(I I)及温度传感器(6)的出口(12)，其特征在于:所述进气歧管接口(13)设置在靠近预热管(4)的外壳(I)侧壁上，所述出气歧管接口(14)设置在靠近反应室(3)的外壳(I)侧壁上，所述进气歧管接口(13)与出气歧管接口(14)之间的催化剂(2)中设置有至少一条第一尾气通道(15)，所述第一尾气通道(15)是与催化剂(2)密封隔开的，所述反应室(3)底部设有一个与预热管(4)连接相通的醇类喷射器(16)。2.根据权利要求1所述的醇类催化裂解制氢装置，其特征在于:所述尾气通道(15)的数量为二?六条。3.—种如权利要求1-2所述的醇类催化裂解制氢装置在液体燃料汽车上的应用方法，其特征在于:该应用方法包括以下步骤: ①通过与点火开关(17)连接的栗(18)的工作，将醇类液体箱(22)中甲醇或乙醇栗入预热管(4)中； ②将发动机(19)排出的尾气通过靠近预热管(4)一侧的进气歧管接口(13)引入到裂解制氢装置(21)的外壳(I)内，从而首先对预热管(4)中醇类液体进行加热，使之成为醇类蒸汽，然后再通过催化剂(2)中至少一条以上的第一尾气通道(15)以及催化剂(2)与外壳(I)之间的第二尾气通道(28)对反应室(3)中的催化剂(2)进行加热； ③在步骤②中，车辆控制系统(20)发出指令，控制醇类喷射器(16)按照实际需求将加热后的预热管(4)中的醇类蒸汽喷入到反应室(3)中，并经加热后的催化剂(2)的作用分解出氢气和一氧化碳； ④将分解出的氢气和一氧化碳从排气口(10)排出，并依次经过储气罐(23)及多个与车辆控制系统(20)连接的电磁阀(24)，储气罐(23)内设置一个与车辆控制系统(20)连接的压力传感器(25)，多个电磁阀(24)分别与发动机各缸进气歧管进气门连接相通，储气罐(23)的作用是冷却、降压及存储氢气和一氧化碳，车辆控制系统(20)依据发动机的工况发出指令，打开各个电磁阀(24)，氢气和一氧化碳喷入发动机各缸进气歧管进气门处，和新鲜空气一同进入燃烧室，压缩后参与燃烧。4.根据权利要求3所述的醇类催化裂解制氢装置在液体燃料汽车上的应用方法，其特征在于:步骤②中还包括以下步骤:车辆控制系统(20)根据温度传感器(6)反馈的温度信号来控制电加热器(5)的通断，当发动机(19)排出的尾气不能保证醇类裂解需要的温度时，车辆控制系统(20)控制电加热器(5)发热，当发动机(19)排出的尾气足够供给醇类裂解需要的温度时，车辆控制系统(20)控制电加热器(5)断电。5.根据权利要求3所述的醇类催化裂解制氢装置在液体燃料汽车上的应用方法，其特征在于:醇类分解出的氢气和一氧化碳从排气口(10)排出后是经过单向阀(29)后再进入储气罐(23)中。
【专利摘要】一种醇类催化裂解制氢装置及其在液体燃料汽车上的应用方法，该装置中的进气歧管接口设置在靠近预热管的外壳侧壁上，出气歧管接口设置在靠近反应室的外壳侧壁上，进气歧管接口与出气歧管接口之间的催化剂中设置有至少一条与催化剂密封隔开的第一尾气通道，反应室底部设有醇类喷射器，分解出的氢气和一氧化碳依次经过单向阀、储气罐及多个电磁阀后进入发动机各缸进气歧管进气门处的。本发明能增大尾气与催化剂的接触面积，提高尾气热量利用率，更好地利用、保护催化剂，延长催化剂使用寿命，改善发动机在启动升温、怠速运转时的燃烧状况，使进入发动机各缸进气歧管进气门处的氢气的量能够随发动机工况的变化而改变，实现氢气与燃料的最佳配比。
【IPC分类】F02M27/02, F01N5/02, F02M25/12
【公开号】CN105649828
【申请号】
【发明人】张树
【申请人】张树
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月28日