CN104555923A - 车载含水乙醇低温重整制氢方法及其装置和应用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载含水乙醇低温重整制氢方法及其装置和应用系统，该方法是利用汽车发动机余热将含水乙醇经过两级催化重整为富氢气体，再将富氢气体通入汽车发动机与燃油进行混合燃烧的过程，其装置和应用系统利用两级蜂窝钛网结构产生较大的催化剂接触表面积，有利于重整制氢装置的小型化，使车载在线产氢成为可能；两级催化的结构实现了催化剂的相互协同作用，解决了使用单一催化剂乙醇转化效率和氢气选择性较低等问题；在低温环境下通过碱性催化剂的相互协同作用，解决了催化剂的烧结和积炭问题，提高了催化剂的使用寿命。发明利用汽车尾气余热，实现了汽车在线掺氢的目的以及提高化石燃料的燃烧效率，降低了汽车发动机有害物质的排放量。

Description

车载含水乙醇低温重整制氢方法及其装置和应用系统

技术领域

本发明涉及内燃机余热应用领域，具体地指一种车载含水乙醇低温重整制氢方法及其装置和应用系统。

背景技术

为了缓解能源短缺和减少环境污染问题，寻找替代能源和降低有害排放物正成为内燃机研究领域的两个重要课题。氢气以其来源多样、可再生性、清洁环保等突出特点成为当下新能源领域的研究热点。大量研究表明，氢气的扩散速度和火焰传播速度较其它燃料更快，辛烷值更高，可燃极限更宽，而点火能量较小。因此，在燃料中掺氢易于实现稀薄燃烧，可以大幅度改善内燃机的工作和排放性能，从而降低NO_x和HC等有害物质的排放量。

已有的掺氢发动机的试验和理论研究，都证明了掺氢燃料在发动机中具有广阔的应用前景。然而氢气的获取方式、储运技术等问题使得掺氢发动机难以在实际中真正得到推广。如果利用廉价、可再生的生物乙醇代替氢气随车携带，并利用发动机尾气余热将生物乙醇重整为氢气，为汽车发动机实时供氢，那必将为掺氢燃烧发动机的市场推广提供新的思路和方向。同时，车载在线制氢还免去了氢气的储存与运输环节，使氢燃料在发动机上的应用和推广成为可能。

利用汽车发动机余热催化含水乙醇产生的重整气体富含H₂、CH₄和CO等，这种重整气十分适合发动机燃烧，无需经过任何净化处理就可以直接使用。在汽车发动机中掺氢，能够拓宽燃烧界限，加快燃油燃烧速率，实现稳定的超稀薄燃烧，从而改善发动机燃烧性能。

现有的重整制氢装置形式多样。例如，一种乙醇重整器(游伏兵，含水酒精重整燃料发动机研究，武汉理工大学博士论文)采用的是管壳式结构，该装置用两个腔室将乙醇水溶液的蒸发部分和乙醇水蒸气的催化反应部分隔开，在乙醇水溶液蒸发部分的管程中通入含水乙醇，在乙醇水蒸气反应部分的管程中通入含水乙醇蒸气，并在该部分的管程中添加催化剂，而整个壳程中则通入发动机尾气。该重整器两个腔室之间的密封比较困难，且在高温条件下经过长时间反应后，由于在催化剂表面形成积碳、烧结等原因造成催化剂中毒和管程堵塞，严重影响了乙醇的转化率和氢气的选择性，甚至导致重整器失效。另外，(中国发明专利CN100364881C)公开了一种改良后的多孔蜂窝陶瓷结构的甲醇重整器，其在管程中通入发动机尾气，在壳程中通入甲醇，并且在管程和壳程之间添加了陶瓷结构，该结构虽然避免了因催化剂积碳而形成的堵塞问题，但其内部陶瓷结构密度较大，导致其重整器重量较大，且单级催化，很难同时保证较高的燃料转化率和氢气选择性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中重整器容易堵塞、催化剂易烧结、氢气选择性不高和乙醇转化率较低的问题，而提出一种车载含水乙醇低温重整制氢方法及其装置和应用系统。

为实现上述目的，本发明所设计的车载含水乙醇低温重整制氢方法，它是利用汽车发动机尾气余热催化重整车载含水乙醇产生富氢气体，再将所产生的富氢气体直接输送至汽车发动机中进行掺氢燃烧的过程，其特殊之处在于，该方法包括如下步骤：

1)在汽车发动机启动后，将发动机所排放的尾气输送到车载管壳式低温重整制氢装置的管程中对其进行加热升温；

2)当检测到尾气温度达到含水乙醇重整反应所需的最低温度时，从车载含水乙醇箱内向车载管壳式低温重整制氢装置的壳程中在线输送含水乙醇；

3)首先将含水乙醇喷入所述壳程中的含水乙醇蒸发腔，使其被尾气间接加热、升温、汽化，形成乙醇水蒸气；

4)然后将乙醇水蒸气导入所述壳程中的初级钛网结构反应区，使其在碱性Cu基催化剂的作用下进行初级重整，其中大部分乙醇水蒸气被转化成包含氢气、二氧化碳和乙醛的初步重整气。

5)再将初步重整气连同剩余的乙醇水蒸气导入所述壳程中的二级钛网结构反应区，使其在碱性Ni基催化剂的作用下进行二级重整，其中的乙醛和剩余的乙醇水蒸气被转化成包含氢气和二氧化碳的富氢气体；

6)最后将所产生的富氢气体导入所述壳程中的重整产物汇集腔，并通过汽车发动机的进气管在线输送至汽车发动机气缸中，实现掺氢燃烧。

对于不同型号和排量的汽车发动机，其尾气温度和所输送含水乙醇的质量流量范围也会随不同工况而发生改变。优选地，当检测到尾气温度300℃≤T＜400℃时，控制输送含水乙醇的质量流量0.1g/s≤Q＜0.2g/s；当检测到尾气温度400℃≤T＜500℃时，控制输送含水乙醇的质量流量为0.2g/s≤Q＜0.3g/s；当检测到尾气温度500℃≤T≤600℃时，控制输送含水乙醇的质量流量为0.3g/s≤Q≤0.4g/s；当检测到尾气温度T＜300℃时，停止输送含水乙醇。本方法可有效利用汽车发动机尾气余热，采用乙醇水蒸气重整制氢技术，在合适温度范围内准确控制进入钛网结构反应区内的含水乙醇溶液的流量，以提高含水乙醇转化为富氢气体的效率。

进一步地，确保乙醇水蒸气在初级钛网结构反应区与碱性Cu基催化剂的接触面积和在二级钛网结构反应区与碱性Ni基催化剂的接触面积之和为4000～5000cm²。确保较大的催化剂接触表面积，即确保反应面积大，反应迅速，加上钛网的换热效率高，换热均匀，可以大大提高乙醇转化率和氢气的选择性。

本发明所设计的车载含水乙醇低温重整制氢装置，包括筒形结构的反应壳体，其特殊之处在于：所述反应壳体前后两端分别设置有前密封板和后密封板，所述反应壳体内腔中从前向后紧邻或间隔设置有涂敷碱性Cu基催化剂的初级钛网结构反应区和涂敷碱性Ni基催化剂的二级钛网结构反应区；所述初级钛网结构反应区与前密封板之间形成含水乙醇蒸发腔，所述含水乙醇蒸发腔的壳壁上设置有含水乙醇进口；所述二级钛网结构反应区与后密封板之间形成重整产物汇集腔，所述重整产物汇集腔的壳壁上设置有富氢气体出口；所述反应壳体内腔中还平行布置有贯穿初级钛网结构反应区和二级钛网结构反应区的换热管束，所述换热管束的两端分别固定在前密封板和后密封板上的安装孔中；所述前密封板和后密封板外侧分别设置有前端盖和后端盖，所述前端盖上设置有热介质出口，所述后端盖上设置有热介质进口，所述热介质出口通过换热管束与热介质进口相连。

进一步地，所述初级钛网结构反应区和二级钛网结构反应区的钛网结构是由多片正六边形孔架结构的蜂窝状钛网层叠组合而成，该结构能增加催化反应过程中的换热量，提高重整器的催化效率。

更进一步地，所述蜂窝状钛网的正六边形孔边长为3.5～6.5mm，相邻蜂窝状钛网的间距为0.8～1.8cm；所述蜂窝状钛网上涂敷的碱性Cu基催化剂和碱性Ni基催化剂的表面积为4000～5000cm²。最佳地，所述蜂窝状钛网的正六边形孔边长为5.0～5.5mm，相邻蜂窝状钛网的间距为1.0～1.5cm；所述蜂窝状钛网上涂敷的碱性Cu基催化剂和碱性Ni基催化剂的表面积为4500～4800cm²。

更进一步地，所述换热管束两端分别焊接在前密封板和后密封板上的安装孔中；所述前端盖、前密封板、反应壳体、后密封板和后端盖之间通过紧定螺钉密封相连。这种结构方便本装置的拆卸、维修、清洗、安装以及添加更换催化剂等。

本发明所设计的车载含水乙醇低温重整制氢应用系统，包括汽车发动机，其特殊之处在于：还包括上述的低温重整制氢装置，所述低温重整制氢装置的含水乙醇进口与车载含水乙醇箱的输出端管路相连，所述低温重整制氢装置的富氢气体出口与汽车发动机的进气管相连，所述低温重整制氢装置的热介质进口与汽车发动机的尾气管相连，所述低温重整制氢装置的热介质出口与汽车尾气处理装置相连。

进一步地，所述车载含水乙醇箱的输出端管路上设置有输送泵和第一流量控制电磁阀，所述汽车发动机的尾气管上设置有温度传感器和第二流量控制电磁阀，所述温度传感器的检测信号输出端与电子控制单元的信号输入端相连，所述电子控制单元的信号输出端与输送泵的控制端相连。电子控制单元根据尾气管上设置的温度传感器采集的尾气管出口温度控制输送泵的开关以及第一流量控制电磁阀和第二流量控制电磁阀的占空比。

本发明的原理为：使含水乙醇溶液从含水乙醇盛装箱中通过第一流量控制电磁阀喷射成雾状，并且随着汽车发动机的尾气管中尾气温度的上升，输送泵的转速增加，第一流量控制电磁阀控制的含水乙醇的流量也将增加。汽车发动机的尾气通过重整制氢装置的管程，含水乙醇蒸气通过重整制氢装置的壳程，重整反应在壳程中进行。相对于催化反应在管程中进行的方式，这种方式可以避免催化剂在反应过程中因积炭而使管程堵塞甚至使重整器失效的问题。另外，在乙醇水蒸气重整反应中，乙醇容易发生脱水反应产生乙烯，而乙烯容易发生聚合反应，从而在催化剂的表面形成积炭，严重影响到催化剂的活性和使用寿命。而碱性催化剂能够避免乙醇脱水生成副产物乙烯，从而减少反应中产生的积炭量，提高催化剂的活性和使用寿命。本发明还采用两级催化的制氢方式，使用的初级催化剂是碱性Cu基催化剂，将含水乙醇初步重整为含有大量乙醛等副产物的富氢气体，而使用的二级催化剂是碱性Ni基催化剂，将初级反应产生的乙醛等副产物进一步催化，从而达到提高乙醇转化率和氢气选择性的目的。

与现有技术相比，本发明利用汽车发动机余热将含水乙醇经过两级催化重整为富氢气体，将富氢气体通入汽车发动机与燃油进行混合燃烧，达到节能减排和环境保护的意义。本发明装置利用蜂窝钛网结构能够产生较大的催化剂接触表面积，使两级钛网结构反应区的体积得到缩小，有利于重整制氢装置的小型化，使其实现车载在线产氢的目的成为可能，并且其结构紧凑，反应面积大，反应迅速，加上钛网的换热效率高，换热均匀，可以大大提高乙醇转化率和氢气的选择性；两级催化的结构实现了催化剂的相互协同作用，可以选择最佳的两种催化剂应用到实际中，这种协同方式有效的解决了单一催化剂的缺点，如：因形成积碳、烧结等问题造成的乙醇转化效率和氢气选择性较低等问题，同时可以增加装置中催化剂的使用寿命；采用前、后密封板连接内外部结构的方式有别于传统的完全密封管壳式换热器结构，当重整催化剂经过长时间反应，催化活性达不到要求时，这种结构形式能够方便装置的清洗和催化剂添加工作；利用低温环境实现催化重整，避免了催化剂因高温灼烧而造成的烧结问题，使装置在汽车上的适用范围得到拓展。本发明一方面利用了汽车尾气余热，对节能具有重要的意义。另一方面还实现了汽车在线掺氢的目的以及提高了化石燃料的燃烧效率，降低了有害物质的排放量，对环境保护同样具有重大的作用。

附图说明

图1为本发明车载含水乙醇低温重整制氢装置的立体剖视结构示意图；

图2为图1中的A-A剖视结构示意图；

图3为本发明车载含水乙醇低温重整制氢应用系统的连接结构示意图。

图中：前端盖1，紧定螺钉2，前密封板3，含水乙醇进口4，换热管束5，初级钛网结构反应区6，二级钛网结构反应区7，富氢气体出口8，后端盖9，重整产物汇集腔10，反应壳体11，蜂窝状钛网12，含水乙醇蒸发腔13，第一流量控制电磁阀14，输送泵15，车载含水乙醇箱16，电子控制单元17，进气管18，汽车发动机19，尾气管20，温度传感器21，第二流量控制电磁阀22，低温重整制氢装置23，汽车尾气处理装置24，热介质出口25，热介质进口26，后密封板27。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1～2所示，本发明的车载含水乙醇低温重整制氢装置，包括筒形结构的反应壳体11，反应壳体11前后两端分别设置有前密封板3和后密封板27，反应壳体11内腔中从前向后紧邻或间隔设置有涂敷碱性Cu基催化剂的初级钛网结构反应区6和涂敷碱性Ni基催化剂的二级钛网结构反应区7。初级钛网结构反应区6和二级钛网结构反应区7的钛网结构是由多片正六边形孔架结构的蜂窝状钛网12层叠组合而成。蜂窝状钛网12的正六边形孔边长为5mm，相邻蜂窝状钛网12的间距为1.0～1.5cm；蜂窝状钛网12上涂敷的碱性Cu基催化剂和碱性Ni基催化剂的表面积为4500～4800cm²。

初级钛网结构反应区6与前密封板3之间形成含水乙醇蒸发腔13，含水乙醇蒸发腔13的壳壁上设置有含水乙醇进口4；二级钛网结构反应区7与后密封板27之间形成重整产物汇集腔10，重整产物汇集腔10的壳壁上设置有富氢气体出口8。

反应壳体11内腔中还平行布置有贯穿初级钛网结构反应区6和二级钛网结构反应区7的换热管束5，换热管束5的两端分别固定在前密封板3和后密封板27上的安装孔中。换热管束5两端分别焊接在前密封板3和后密封板27上的安装孔中；前端盖1、前密封板3、反应壳体11、后密封板27和后端盖9之间通过紧定螺钉2密封相连。换热管束5可选择10～12根直径为1.5cm的奥氏体不锈钢材流管，则换热管束5的管径面积与反应壳体11内腔截面积的百分比范围为6％～13％。

前密封板3和后密封板27外侧分别设置有前端盖1和后端盖9，前端盖1上设置有热介质出口25，后端盖9上设置有热介质进口26，热介质出口25通过换热管束5与热介质进口26相连。

如图3所示，本发明的车载含水乙醇低温重整制氢应用系统，包括汽车发动机19和上述低温重整制氢装置23，低温重整制氢装置23的含水乙醇进口4与车载含水乙醇箱16的输出端管路相连，低温重整制氢装置23的富氢气体出口8与汽车发动机19的进气管18相连，低温重整制氢装置23的热介质进口26与汽车发动机19的尾气管20相连，低温重整制氢装置23的热介质出口25与汽车尾气处理装置24相连。

车载含水乙醇箱16的输出端管路上设置有输送泵15和第一流量控制电磁阀14，汽车发动机19的尾气管20上设置有温度传感器21和第二流量控制电磁阀22，温度传感器21的检测信号输出端与电子控制单元17的信号输入端相连，电子控制单元17的信号输出端与输送泵15的控制端相连。

上述车载含水乙醇低温重整制氢装置和应用系统的具体工作过程如下：

1)对于某种特定型号和排量的汽车发动机，在汽车发动机启动后，将汽车发动机19的尾气管20与车载重整制氢装置的换热管束5连通，使尾气管20中的余热传导至车载重整制氢装置的管程中对其进行加热升温。

2)当检测到尾气温度达到含水乙醇重整反应所需的最低温度时，从车载含水乙醇箱内向车载管壳式低温重整制氢装置的壳程中在线输送含水乙醇。

电子控制单元17根据温度传感器21采集的温度信号，对输送泵15、第一流量控制电磁阀14和第二流量控制电磁阀22的工作状态进行调节，具体调节过程如下：a.当汽车发动机19启动后，产生的高温尾气通过尾气管20，随后进入重整制氢装置内部，当温度传感器21检测到尾气管20出口的温度为300℃≤T＜400℃时，，电子控制单元17给输送泵15通电，控制输送泵15的转速，同时打开第一流量控制电磁阀14至1/2的开度，使含水乙醇溶液从车载含水乙醇箱16中通过输送泵15上面的第一流量控制电磁阀14喷射成雾状，进入重整制氢装置的含水乙醇蒸发腔13，控制输送含水乙醇的质量流量为0.2g/s≤Q＜0.3g/s。

b.随着汽发动机功率的增加，尾气管20中尾气温度也会随之上升，输送泵15上的第一流量控制电磁阀14所喷射的含水乙醇的量也将会增加。当尾气温度传感器21检测到尾气管20出口的温度为500℃≤T≤600℃时，，打开第一流量控制电磁阀14至3/4的开度，控制输送含水乙醇的质量流量为0.3g/s≤Q≤0.4g/s。

c.当温度传感器21检测到尾气管20出口的温度为500℃≤T≤600℃时，打开第一流量控制电磁阀14至全开度，控制输送含水乙醇的质量流量为0.3g/s≤Q≤0.4g/s。

d.当温度传感器21检测到尾气管20出口的温度T＜300℃时，关闭第一流量控制电磁阀14和第二流量控制电磁阀22，同时给输送泵15断电，停止输送含水乙醇。关闭电磁阀门，可以避免含水乙醇反应不充分以及重整制氢装置车载干烧状态。此温度条件下，重整制氢装置停止工作。

3)首先将含水乙醇喷入壳程中的含水乙醇蒸发腔，使其被尾气间接加热、升温、汽化，形成乙醇水蒸气。雾状的含水乙醇溶液在300℃～600℃的温度环境下的含水乙醇蒸发腔13中加热形成乙醇水蒸气并进入初级钛网结构反应区6。

4)将乙醇水蒸气导入所述壳程中的初级钛网结构反应区6后，使其在碱性Cu基催化剂的作用下进行初级重整，其中大部分乙醇水蒸气被转化成包含氢气、二氧化碳和乙醛的初步重整气。

由于Cu基催化剂能够在较大程度上促进C-H、H-O键的断裂，所以在初级钛网结构反应区6中，乙醇水蒸气在碱性Cu基催化剂的作用下，除了发生乙醇与水蒸气之间的反应外，还发生乙醇脱氢反应，生成了大量的副产物乙醛。

在初级钛网结构反应区中，主要发生如下反应：

乙醇脱氢生成副产物乙醛的反应：

在初级钛网结构反应区中，若主要考虑上述反应，忽略其他反应的多重耦合，在理想状况下，40％～60％的乙醇与水蒸气反应生成了CO₂和H₂；10％～20％的乙醇经过脱氢和脱水反应产生了乙醛等副产物；30％～40％的乙醇没有参与反应。

5)再将初步重整气连同剩余的乙醇水蒸气导入所述壳程中的二级钛网结构反应区，使其在碱性Ni基催化剂的作用下进行二级重整，其中的乙醛和剩余的乙醇水蒸气被转化成包含氢气和二氧化碳的富氢气体，富氢气体包括氢气和二氧化碳。

由于Ni基催化剂能在较大程度上促进C-C键的断裂，在二级钛网结构反应区中，主要是在碱性Ni基催化剂的作用下，使未反应的乙醇水蒸气和产生的副产物乙醛进一步发生重整反应，生成CO₂和H₂，从而达到提高乙醇转化率的目的。

在二级钛网结构反应区中，剩余的乙醇水蒸气发生如下反应：

副产物乙醛发生如下反应：

在二级钛网结构反应区中，乙醇水蒸气的量相对于初级钛网结构反应区中的乙醇水蒸气的量少，并且其与催化剂的接触面积较大，反应强烈，剩余的30％～40％乙醇水蒸气可以完全反应。另外，由于Ni基催化剂对C-C键的破坏作用较强，10％～20％的副产物乙醛在Ni基催化剂的作用下，最终也能完全反应。

6)最后将所产生的富氢气体导入所述壳程中的重整产物汇集腔，并通过汽车发动机19的进气管在线输送至汽车发动机气缸中，实现掺氢燃烧。

本发明解决的是含水乙醇重整制氢单级催化方法中，由于乙醇水蒸气在单一催化剂的作用下，除了发生乙醇与水蒸气之间的反应外，还发生乙醇脱氢反应，生成了大量的副产物乙醛，这将严重影响乙醇的转化率，所以单级催化不能避免乙醇转化率较低的问题。增加二级催化腔后，剩余的乙醇水蒸气以及副产物乙醛可以进一步得到处理，通过这种方式，达到提高乙醇转化率的目的。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车载含水乙醇低温重整制氢方法，它是利用汽车发动机尾气余热催化重整车载含水乙醇产生富氢气体，再将所产生的富氢气体直接输送至汽车发动机中进行掺氢燃烧的过程，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)在汽车发动机启动后，将发动机所排放的尾气输送到车载管壳式低温重整制氢装置的管程中对其进行加热升温；

2)当检测到尾气温度达到含水乙醇重整反应所需的最低温度时，从车载含水乙醇箱内向车载管壳式低温重整制氢装置的壳程中在线输送含水乙醇；

3)首先将含水乙醇喷入所述壳程中的含水乙醇蒸发腔，使其被尾气间接加热、升温、汽化，形成乙醇水蒸气；

4)然后将乙醇水蒸气导入所述壳程中的初级钛网结构反应区，使其在碱性Cu基催化剂的作用下进行初级重整，其中大部分乙醇水蒸气被转化成包含氢气、二氧化碳和乙醛的初步重整气；

5)再将初步重整气连同剩余的乙醇水蒸气导入所述壳程中的二级钛网结构反应区，使其在碱性Ni基催化剂的作用下进行二级重整，其中的乙醛和剩余的乙醇水蒸气被转化成包含氢气和二氧化碳的富氢气体；

6)最后将所产生的富氢气体导入所述壳程中的重整产物汇集腔，并通过汽车发动机的进气管在线输送至汽车发动机气缸中，实现掺氢燃烧。

2.根据权利要求1所述的车载含水乙醇低温重整制氢方法，其特征在于：

当检测到尾气温度300℃≤T＜400℃时，控制输送含水乙醇的质量流量0.1g/s≤Q＜0.2g/s；

当检测到尾气温度400℃≤T＜500℃时，控制输送含水乙醇的质量流量为0.2g/s≤Q＜0.3g/s；

当检测到尾气温度500℃≤T≤600℃时，控制输送含水乙醇的质量流量为0.3g/s≤Q≤0.4g/s；

当检测到尾气温度T＜300℃时，停止输送含水乙醇。

3.根据权利要求1或2所述的车载含水乙醇低温重整制氢方法，其特征在于：确保乙醇水蒸气在初级钛网结构反应区与碱性Cu基催化剂的接触面积和在二级钛网结构反应区与碱性Ni基催化剂的接触面积之和为4000～5000cm²。

4.一种车载含水乙醇低温重整制氢装置，包括筒形结构的反应壳体(11)，其特征在于：

所述反应壳体(11)前后两端分别设置有前密封板(3)和后密封板(27)，所述反应壳体(11)内腔中从前向后紧邻或间隔设置有涂敷碱性Cu基催化剂的初级钛网结构反应区(6)和涂敷碱性Ni基催化剂的二级钛网结构反应区(7)；所述初级钛网结构反应区(6)与前密封板(3)之间形成含水乙醇蒸发腔(13)，所述含水乙醇蒸发腔(13)的壳壁上设置有含水乙醇进口(4)；所述二级钛网结构反应区(7)与后密封板(27)之间形成重整产物汇集腔(10)，所述重整产物汇集腔(10)的壳壁上设置有富氢气体出口(8)；

所述反应壳体(11)内腔中还平行布置有贯穿初级钛网结构反应区(6)和二级钛网结构反应区(7)的换热管束(5)，所述换热管束(5)的两端分别固定在前密封板(3)和后密封板(27)上的安装孔中；所述前密封板(3)和后密封板(27)外侧分别设置有前端盖(1)和后端盖(9)，所述前端盖(1)上设置有热介质出口(25)，所述后端盖(9)上设置有热介质进口(26)，所述热介质出口(25)通过换热管束(5)与热介质进口(26)相连。

5.根据权利要求4所述的车载含水乙醇低温重整制氢装置，其特征在于：所述初级钛网结构反应区(6)和二级钛网结构反应区(7)的钛网结构是由多片正六边形孔架结构的蜂窝状钛网(12)层叠组合而成。

6.根据权利要求5所述的车载含水乙醇低温重整制氢装置，其特征在于：所述蜂窝状钛网(12)的正六边形孔边长为3.5～6.5mm，相邻蜂窝状钛网(12)的间距为0.8～1.8cm；所述蜂窝状钛网(12)上涂敷的碱性Cu基催化剂和碱性Ni基催化剂的表面积为4000～5000cm²。

7.根据权利要求6所述的车载含水乙醇低温重整制氢装置，其特征在于：所述蜂窝状钛网(12)的正六边形孔边长为5.0～5.5mm，相邻蜂窝状钛网(12)的间距为1.0～1.5cm；所述蜂窝状钛网(12)上涂敷的碱性Cu基催化剂和碱性Ni基催化剂的表面积为4500～4800cm²。

8.根据权利要求4～7中任一项所述的车载含水乙醇低温重整制氢装置，其特征在于：所述换热管束(5)两端分别焊接在前密封板(3)和后密封板(27)上的安装孔中；所述前端盖(1)、前密封板(3)、反应壳体(11)、后密封板(27)和后端盖(9)之间通过紧定螺钉(2)密封相连。

9.一种车载含水乙醇低温重整制氢应用系统，包括汽车发动机(19)，其特征在于：还包括权利要求4所述的低温重整制氢装置(23)，所述低温重整制氢装置(23)的含水乙醇进口(4)与车载含水乙醇箱(16)的输出端管路相连，所述低温重整制氢装置(23)的富氢气体出口(8)与汽车发动机(19)的进气管(18)相连，所述低温重整制氢装置(23)的热介质进口(26)与汽车发动机(19)的尾气管(20)相连，所述低温重整制氢装置(23)的热介质出口(25)与汽车尾气处理装置(24)相连。

10.根据权利要求9所述的车载含水乙醇低温重整制氢应用系统，其特征在于：所述车载含水乙醇箱(16)的输出端管路上设置有输送泵(15)和第一流量控制电磁阀(14)，所述汽车发动机(19)的尾气管(20)上设置有温度传感器(21)和第二流量控制电磁阀(22)，所述温度传感器(21)的检测信号输出端与电子控制单元(17)的信号输入端相连，所述电子控制单元(17)的信号输出端与输送泵(15)的控制端相连。4 -->