BG1602U1 - Система за получаване на водородно гориво на борда на моторно превозно срество чрез каталитичен процес - Google Patents

Abstract

Системата за получаване на водородно гориво на борда на моторно превозно средство чрез каталитичен процес включва две камери, характеризираща се с това, че камерите (9 и 10) са вградени една в друга, при което вътрешната камера (9) е каталитична камера с катализатор (8) за протичане на каталитичния процес, а външната камера (10) е разположена в началото на ауспуховата тръба за използване топлината на изгорелите газове.

Description

Област на техниката

Полезният модел се отнася до система за получаване на водородно гориво на борда на моторно превозно средство чрез каталитичен процес и ще намери приложение в автомобилната индустрия, за подобряване състоянието на околната среда.

Предшестващо състояние на техниката

Във връзка с намаляването на природните ресурси на петрол и постоянното увеличаване на моторните превозни средства като автомобили, камиони и др. подобни по света, от особено значение е увеличаването на ефективността на двигателите с вътрешно горене (ДВГ).

Друг важен момент е отделянето на висока концентрация във въздуха на вредни емисии и въглероден диоксид (СО₂) или така наречения “green gas”, в резултат на което се наблюдава глобално затопляне, с пагубен ефект за нашата планета.

Статистиката сочи, че в света има повече от 600 милиона автомобили, като броят им се увеличава ежегодно с над 70 милиона.

Друга статистика сочи, че 40% от отделените газове СО₂ се дължат на автотранспорта.

За да се превъзмогнат тези два основни проблема, лимитиращи природни ресурси на гориво и вредни емисии, вниманието на всички водещи производители на автотранспортни возила са насочени към увеличаването ефективността на ДВГ.

Могат да се изброят няколко мерки взети в тази насока:

• Заместване на някои метални части от автомобила с пластмасови такива, за да се намали общото тегло на возилото.

• Използване на турбодвигатели за по-пълно изгаряне на горивото и увеличаване на КПД до 32-35%.

• Чрез намаляване на броя на цилиндрите в двигателя се постига намаляване на загуби при триенето на движещите се части.

• Използване на електромобили, но те имат двойно по-висока цена и са недостъпни за ма сова употреба. Освен това, електромобилът има къс преход, около 100 km, след което батериите се нуждаят от зареждане. Процесът на зареждане е дълъг, трае от 7 до 12 h.

Най-успешният начин за подобряване на ефективността на ДВГ е използването на водородно (Н₂) гориво, което има 2,6 пъти по-висока енергия на kg от тази на бензина или дизела. Това означава, че 2,6 пъти по-малко Н₂ гориво ще бъде необходимо, за да се измине дадено разстояние. Проблемът, който възниква е захранването на двигателя с водород, тъй като няма инфраструктура за това гориво. Използват се бутилки с Н₂ под налягане, но това е рисковано и неудобно за снабдяване.

Най-доброто и реално решение е получаване на Н₂ гориво на борда на автомобила.

В момента съществуват няколко системи за получаване на водород на борда на автомобила. Болшинството от тях са на принципа на електролиза на вода. Този процес е доста скъп тъй като изисква значително количество електрическа енергия и количеството водород получено с тези системи не надвишава 15% от необходимото за задвижване на автомобила /1, 2/.

Химическата реакция на процеса е: 2Н,0 + ел. енергия -> 2Н₂ + О₂

Има и системи за получаване на водородно гориво на борда на автомобила от разграждане на бензин чрез плазма - ark, И в този случай се използва значително количество електрическа енергия, при което процесът става много скъп за практическо приложение на широкия пазар. Освен това добивът на водород от този процес е само около 20%.

Съществуват и системи за получаване на водород от бензин на борда на автомобила (Delph система), работещи при високи температури (950-1300°С), включващи две камери, като в първата се подава гориво, което се запалва, за да подгрее втората камера, където протича каталитичния процес. Подобни системи са много големи за ползване на борда на автомобила и изразходват значително количество гориво за подгряване на каталитичната камера.

Известни са и системи за получаване на водородно гориво от бензин на борда на автомобили, работещи с горивни клетки /Ford/Mobil система/, където желаната температура за ката2

1602 Ul литичния процес се достига първоначално с електрически нагреватели, а след това се поддържа от реакцията на процеса. Тези системи са скъпи и икономически непрактични.

Техническа същност на полезния модел

Задачата на полезния модел е да се опрости до минимум конфигурацията на системата за получаване на водородно гориво на борда на моторно превозно средство чрез каталитичен процес, като същата е компактна и с универсално приложение, за превозни средства, използващи различен вид гориво.

Задачата е решена чрез система за получаване на водородно гориво на борда на моторно превозно средство чрез каталитичен процес, при което системата включва две камери, като съгласно предложения полезен модел, камерите са вградени една в друга, при което вътрешната камера е каталитична камера с катализатор за протичане на каталитичния процес, а външната камера е разположена в началото на ауспуховата тръба за използване топлината на изгорелите газове.

Предимствата на така предложения полезен модел на система за получаване на водородно гориво на борда на моторно превозно средство чрез каталитичен процес са следните:

• Чрез премахване на електрическо загряване се постига значително намаление на цената на готовия продукт.

• Намалява се консумацията на електрически батерии в автомобила.

• Температурата на изходните газове се намалява и отпада необходимостта от резонатор, което ще окаже положително влияние на цената.

• Генераторът е компактен и лесно се интегрира към системата за изгорели газове от ДВГ.

Пояснение на приложената фигура

Принципна схема на системата за получаване на водородно гориво на борда на моторно превозно средство чрез каталитичен процес е показана на приложената фигура 1, която само я пояснява, но не я ограничава.

Примерно изпълнение на полезния модел

Съгласно примерното изпълнение на полезния модел, показано на приложената фигура 1, системата за получаване на водородно гори во на борда на моторно превозно средство чрез каталитичен процес е разположена в началото на ауспуховата тръба, за да се използва топлината на изгорелите газове. Схематичното изображение показва връзките с двигателя с вътрешно горене (ДВГ), с водния резервоар 1 с водната помпа 2, с резервоара за гориво 3 и горивната помпа 4, с всмукателната тръба 5, с регулатора 6. Въздухът 7 се подава в системата чрез компресора на автомобила. Катализаторът 8 е установен във вътрешната камера 9. При запалване на ДВГ, през външната камера 10, която представлява своеобразен нагревател, минават изгорелите газове от ДВГ, които загряват чрез топлообмен вътрешната камера 9 до необходимата температура. Вътрешната камера 9 е каталитична камера с катализатор 8, в която се генерира водородно гориво чрез каталитичен процес. Катализаторът 8 е в зависимост от вида на горивото на съответното превозно средство. При достигане на необходимата температура, започва химична реакция за разграждане на въглеводородното гориво до водород и въглеродни оксиди.

Каталитичният процес протича при температура 500-600°С, която е значително по-ниска от температурата при всички други процеси, използвани досега. Значително по-ниската работна температура на системата дава възможност да се избегне загряването чрез електричество, като за целта се използва температурата на изгорелите газове, отделяни от двигателя с вътрешно горене. Температурата на изгорелите газове е от порядъка на 500-600°С, като чрез топлообмен се загряват стените на вътрешната камера 9, която съдържа катализаторът 8 и в която се впръскват гориво, въздух и водна пара. Тъй като процесът на каталитичната реакция е екзотермичен, окислителен / реформинг, желаната температура се самоподдържа през работния цикъл.

Така предложената система за получаване на водородно гориво на борда на моторно превозно средство чрез каталитичен процес е с опростена конструкция, компактна и универсална. В зависимост от вида на катализатора в каталитичната камера, който е в зависимост от горивото на съответното превозно средство, системата е приложима за превозни средства, използващи различни видове гориво.

Claims (1)

1. Претенции

   1. Система за получаване на водородно гориво на борда на моторно превозно средство чрез каталитичен процес, включваща две камери, характеризираща се с това, че камерите (9 и 10) са вградени една в друга, при което вътрешната камера (9) е каталитична камера с катализатор (8) за протичане на каталитичния процес, а външната камера (10) е разположена в началото на ауспуховата тръба за използване топлината на изгорелите газове.

   Приложение: 1 фигура