CN105390719A - 一种醇氢发电设备及其存储装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种醇氢发电设备及其存储装置，所述存储装置包括：存储容器、设置于容器内的间隔机构、与间隔机构连接的隔离机构调节单元；所述隔离机构将存储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存储容器内的位置，调节各个区域的大小。所述隔离机构调节单元包括控制模块、驱动机构，控制模块与驱动机构连接；所述控制模块通过控制驱动机构来控制间隔机构的位置；在液体存储容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，驱动机构驱动间隔机构动作。本发明可收集发电设备释放的二氧化碳，减少二氧化碳的排放，有利于保护环境；同时，收集的二氧化碳可以循环利用。

Description

一种醇氢发电设备及其存储装置

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，涉及一种电动汽车，尤其涉及一种醇氢发电设备的存储装置。

背景技术

在众多的新能源中，氢能将会成为21世纪最理想的能源。这是因为，在燃烧相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，而且它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境；而煤和石油燃烧生成的是二氧化碳和二氧化硫，可分别产生温室效应和酸雨。煤和石油的储量是有限的，而氢主要存于水中，燃烧后唯一的产物也是水，可源源不断地产生氢气，永远不会用完。

氢是一种无色的气体。燃烧一克氢能释放出142千焦尔的热量，是汽油发热量的3倍。氢的重量特别轻，它比汽油、天然气、煤油都轻多了，因而携带、运送方便，是航天、航空等高速飞行交通工具最合适的燃料。氢在氧气里能够燃烧，氢气火焰的温度可高达2500℃，因而人们常用氢气切割或者焊接钢铁材料。

在大自然中，氢的分布很广泛。水就是氢的大“仓库”，其中含有11％的氢。泥土里约有1.5％的氢；石油、煤炭、天然气、动植物体内等都含有氢。氢的主体是以化合物水的形式存在的，而地球表面约70％为水所覆盖，储水量很大，因此可以说，氢是“取之不尽、用之不竭”的能源。如果能用合适的方法从水中制取氢，那么氢也将是一种价格相当便宜的能源。

氢的用途很广，适用性强。它不仅能用作燃料，而且金属氢化物具有化学能、热能和机械能相互转换的功能。例如，储氢金属具有吸氢放热和吸热放氢的本领，可将热量储存起来，作为房间内取暖和空调使用。

氢作为气体燃料，首先被应用在汽车上。1976年5月，美国研制出一种以氢作燃料的汽车；后来，日本也研制成功一种以液态氢为燃料的汽车；70年代末期，前联邦德国的奔驰汽车公司已对氢气进行了试验，他们仅用了五千克氢，就使汽车行驶了110公里。

用氢作为汽车燃料，不仅干净，在低温下容易发动，而且对发动机的腐蚀作用小，可延长发动机的使用寿命。由于氢气与空气能够均匀混合，完全可省去一般汽车上所用的汽化器，从而可简化现有汽车的构造。更令人感兴趣的是，只要在汽油中加入4％的氢气。用它作为汽车发动机燃料，就可节油40％，而且无需对汽油发动机作多大的改进。

氢气在一定压力和温度下很容易变成液体，因而将它用铁罐车、公路拖车或者轮船运输都很方便。液态的氢既可用作汽车、飞机的燃料，也可用作火箭、导弹的燃料。美国飞往月球的“阿波罗”号宇宙飞船和我国发射人造卫星的长征运载火箭，都是用液态氢作燃料的。

另外，使用氢—氢燃料电池还可以把氢能直接转化成电能，使氢能的利用更为方便。目前，这种燃料电池已在宇宙飞船和潜水艇上得到使用，效果不错。当然，由于成本较高，一时还难以普遍使用。

现在世界上氢的年产量约为3600万吨，其中绝大部分是从石油、煤炭和天然气中制取的，这就得消耗本来就很紧缺的矿物燃料；另有4％的氢是用电解水的方法制取的，但消耗的电能太多，很不划算，因此，人们正在积极探索研究制氢新方法。而用甲醇、水重整制氢可减少化工生产中的能耗和降低成本，有望替代被称为“电老虎”的“电解水制氢”的工艺，利用先进的甲醇蒸气重整──变压吸附技术制取纯氢和富含CO₂的混合气体，经过进一步的后处理，可同时得到氢气和二氧化碳气。

甲醇与水蒸气在一定的温度、压力条件下通过催化剂，在催化剂的作用下，发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应，生成氢和二氧化碳，这是一个多组份、多反应的气固催化反应系统。反应方程如下：

CH₃OH→CO+2H₂(1)

H₂O+CO→CO₂+H₂(2)

CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂(3)

重整反应生成的H₂和CO₂，再经过钯膜分离将H₂和CO₂分离，得到高纯氢气。变压吸附法的耗能高、设备大，且不适合小规模的氢气制备。

现有的氢气发电系统，通常是利用已经制备好的氢气发电，即制备氢气与氢气发电是分离的。首先利用制氢设备制备氢气，将氢气放置于氢气缓冲罐中，而后通过氢气缓冲罐中的氢气发电。氢气缓冲罐的体积较为庞大，不便携带，移动性较差，从而制约了氢气制备及发电设备的便携性。

为了提高制氢设备的便携性，本申请人于2013年提出了移动制氢发电系统，体积小，便于携带。移动制氢发电系统虽然不排放有害气体，但会排放二氧化碳，过多的二氧化碳会引起温室效应，不利于环境保护。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的氢气发电系统，以便克服现有氢气发电系统的上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种醇氢发电设备的存储装置，可收集发电设备释放的二氧化碳，减少二氧化碳的排放，有利于保护环境；同时，收集的二氧化碳可以循环利用。

此外，本发明还提供一种醇氢发电设备，可收集发电设备释放的二氧化碳，减少二氧化碳的排放，有利于保护环境；同时，收集的二氧化碳可以循环利用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种醇氢发电设备的存储装置，所述存储装置包括：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；

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；

所述驱动机构包括电机，感应模块包括压力传感器或/和液位传感器；

所述感应模块用以感应容器内反应液体的量，同时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；

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；在液体存储容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，驱动机构驱动间隔机构动作，减少反应液体的容积，增加二氧化碳的容积；

所述存储装置还包括液化装置或/和固化装置，将收集到的二氧化碳液化或/和固化。

一种醇氢发电设备的存储装置，所述存储装置包括：存储容器、设置于容器内的间隔机构、与间隔机构连接的隔离机构调节单元；

所述隔离机构将存储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存储容器内的位置，调节各个区域的大小。

作为本发明的一种优选方案，所述隔离机构调节单元包括控制模块、驱动机构，控制模块与驱动机构连接；

所述间隔机构将存储容器隔离的若干区域中，至少有一个区域内放置反应液体，至少有一个区域内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；

所述控制模块通过控制驱动机构来控制间隔机构的位置；在液体存储容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，驱动机构驱动间隔机构动作。

作为本发明的一种优选方案，所述隔离机构调节单元还包括感应模块，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；

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；在液体存储容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，驱动机构驱动间隔机构动作。

作为本发明的一种优选方案，在液体存储容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，所述控制模块控制驱动机构驱动间隔机构动作，减少反应液体的容积，增加二氧化碳的容积。

作为本发明的一种优选方案，所述存储装置还包括液化装置或/和固化装置，将收集到的二氧化碳液化或/和固化。

一种醇氢发电设备，包括甲醇制氢系统、氢气发电系统，甲醇制氢系统与氢气发电系统连接；

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存储容器、存储容器、原料输送装置、快速启动装置、制氢设备、膜分离装置；

所述存储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，在存储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；

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；所述固态氢气存储容器、存储容器分别与制氢设备连接；存储容器中存储有液态的甲醇和水；

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1～2mm，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存储容器，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；

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；

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0.6％～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；

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；

所述固态氢气存储容器中存储固态氢气，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；

所述存储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℃～420℃；所述重整室上部的温度为400℃～570℃；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℃～570℃；分离室内设有膜分离器，从膜分离器的产气端得到氢气；

所述原料输送装置提供动力，将存储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；

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0.7MPa；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％；

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；

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；

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；

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；

所述制氢设备还包括电能估算模块、氢气制备检测模块、电能存储模块；所述电能估算模块用以估算氢气发电装置实时发出的电能是否能满足重整、分离时需要消耗的电能；如果满足，则关闭快速启动装置；

氢气制备检测模块用来检测制氢设备实时制备的氢气是否稳定；若制氢设备制备的氢气不稳定，则控制快速启动装置再次启动，并将得到的电能部分存储于电能存储模块，当电能不足以提供制氢设备的消耗时使用；

所述氢气发电装置为燃料电池系统，燃料电池系统包括：气体供给装置、电堆；所述气体供给装置利用压缩的气体作为动力，自动输送至电堆中；

所述燃料电池系统还包括空气进气管路、出气管路；所述压缩的气体主要为氧气；空气与氧气在混合容器混合后进入电堆；

所述燃料电池系统还包括气体调节系统；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；

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；

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；

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、空气的输送比例；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；

所述燃料电池系统还包括湿化系统，湿化系统包括湿度交换容器、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，

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。

一种醇氢发电设备，包括制氢系统、氢气发电系统，制氢系统与氢气发电系统连接；

所述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；

所述制氢系统包括存储容器，存储容器包括二氧化碳收集区域，收集氢气发电系统中释放的二氧化碳。

作为本发明的一种优选方案，所述存储装置包括：存储容器、设置于容器内的间隔机构、与间隔机构连接的隔离机构调节单元；

所述隔离机构将存储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存储容器内的位置，调节各个区域的大小。

作为本发明的一种优选方案，所述隔离机构调节单元包括控制模块、驱动机构，控制模块与驱动机构连接；

所述间隔机构将存储容器隔离的若干区域中，至少有一个区域内放置反应液体，至少有一个区域内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；

所述控制模块通过控制驱动机构来控制间隔机构的位置；在液体存储容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，驱动机构驱动间隔机构动作。

本发明的有益效果在于：本发明提出的醇氢发电设备及其存储装置，醇氢发电设备的存储装置，可收集发电设备释放的二氧化碳，减少二氧化碳的排放，有利于保护环境；同时，收集的二氧化碳可以循环利用。

本发明制氢装置体积小，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

图1为本发明水氢动力汽车的组成示意图。

图2为本发明制氢系统、发电系统的组成示意图。

图3为收集利用子系统的工作示意图。

图4为本发明制氢系统、发电系统的另一组成示意图。

图5为制氢子系统的组成示意图。

图6为制氢子系统的另一组成示意图。

图7为第一启动装置的结构示意图。

图8为储存容器的结构示意图。

图9为本发明系统中燃料电池系统的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

请参阅图8，本发明揭示一种醇氢发电设备的存储装置，存储装置的中部设有隔板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的两端设置于滑槽102内，能沿滑槽102滑动。

隔离机构调节单元包括与隔板101连接的驱动机构，以及控制模块、感应模块；控制模块分别连接驱动机构、感应模块。所述驱动机构可以包括电机，感应模块可以包括压力传感器(用来感应气体压强)或/和液位传感器(用来感应液面位置)。

所述感应模块用以感应容器内反应液体的量，同时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。

所述控制模块根据感应模块感应的数据控制驱动机构对隔板101的动作；在液体存储容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，驱动机构驱动隔板101动作，减少反应液体的容积，增加二氧化碳的容积。

所述存储装置还包括液化装置或/和固化装置，将收集到的二氧化碳液化或/和固化。

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(如利用二氧化碳制备甲醇，以用于制备发电需要的氢气)。

实施例二

请参阅图1，本发明揭示了一种水氢动力汽车(本发明醇氢发电设备的一种应用，醇氢发电设备包括甲醇制氢系统、氢气发电系统)，所述动力汽车包括：车身、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、电动发动机设置于车身内；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。本发明醇氢发电设备包括其中的甲醇制氢系统、氢气发电系统。

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。

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。

请参阅图5，所述固态氢气存储容器80、存储容器10分别与制氢设备20连接；存储容器10中储存有液态的甲醇和水，所述固态氢气存储容器80中储存固态氢气。

请参阅图8，所述存储容器设置于车身的后部；存储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，在存储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。

当制氢系统启动时，通过气化模块将固态氢气存储容器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，固态氢气存储容器80不是本发明的必要设备，可以通过其他能源启动制氢设备20。

所述原料输送装置50提供动力，将存储容器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0.15～5MPa的压强(如提供0.2MPa或1.1MPa或1.2MPa或1.5MPa或5MPa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)。

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。

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1～2mm，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。

所述第一气化管路43的一端连接存储容器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。

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。

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。

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380℃～480℃)；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。

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。

所述存储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℃～430℃；所述重整室上部的温度为440℃～560℃；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℃～560℃；分离室内设有膜分离器，从膜分离器的产气端得到氢气。

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1％～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。

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。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。

所述原料输送装置提供动力，将存储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。

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0.7MPa(如膜分离装置30的内外压强为0.7MPa或1.1MPa或1.2MPa或1.5MPa或5MPa)。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％。

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。

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。

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。

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。

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。

因此，本发明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)。

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存储容器、存储容器、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

实施例三

本实施例揭示一种醇氢发电设备的存储装置，所述存储装置包括：存储容器、设置于容器内的间隔机构、与间隔机构连接的隔离机构调节单元。所述隔离机构将存储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存储容器内的位置，调节各个区域的大小。

本实施例还揭示一种醇氢发电设备，包括制氢系统、氢气发电系统，制氢系统与氢气发电系统连接。所述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。所述制氢系统包括存储容器，存储容器包括二氧化碳收集区域，收集氢气发电系统中释放的二氧化碳。

综上所述，本发明提出的醇氢发电设备及其存储装置，醇氢发电设备的存储装置，可收集发电设备释放的二氧化碳，减少二氧化碳的排放，有利于保护环境；同时，收集的二氧化碳可以循环利用，作为后续制备甲醇的原料。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明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，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明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。

Claims (10)

1.一种醇氢发电设备的存储装置，其特征在于，所述存储装置包括：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；

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；

所述驱动机构包括电机，感应模块包括压力传感器或/和液位传感器；

所述感应模块用以感应容器内反应液体的量，同时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；

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；在液体存储容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，驱动机构驱动间隔机构动作，减少反应液体的容积，增加二氧化碳的容积；

所述存储装置还包括液化装置或/和固化装置，将收集到的二氧化碳液化或/和固化。

2.一种醇氢发电设备的存储装置，其特征在于，所述存储装置包括：存储容器、设置于容器内的间隔机构、与间隔机构连接的隔离机构调节单元；

所述隔离机构将存储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存储容器内的位置，调节各个区域的大小。

3.根据权利要求2所述的醇氢发电设备的存储装置，其特征在于：

所述隔离机构调节单元包括控制模块、驱动机构，控制模块与驱动机构连接；

所述间隔机构将存储容器隔离的若干区域中，至少有一个区域内放置反应液体，至少有一个区域内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；

所述控制模块通过控制驱动机构来控制间隔机构的位置；在液体存储容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，驱动机构驱动间隔机构动作。

4.根据权利要求2所述的醇氢发电设备的存储装置，其特征在于：

所述隔离机构调节单元还包括感应模块，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；

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；在液体存储容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，驱动机构驱动间隔机构动作。

5.根据权利要求4所述的醇氢发电设备的存储装置，其特征在于：

在液体存储容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，所述控制模块控制驱动机构驱动间隔机构动作，减少反应液体的容积，增加二氧化碳的容积。

6.根据权利要求2所述的醇氢发电设备的存储装置，其特征在于：

所述存储装置还包括液化装置或/和固化装置，将收集到的二氧化碳液化或/和固化。

7.一种醇氢发电设备，其特征在于：包括甲醇制氢系统、氢气发电系统，甲醇制氢系统与氢气发电系统连接；

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存储容器、存储容器、原料输送装置、快速启动装置、制氢设备、膜分离装置；

所述存储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；隔板连接有驱动机构，在存储容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，驱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；

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；所述固态氢气存储容器、存储容器分别与制氢设备连接；存储容器中存储有液态的甲醇和水；

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1～2mm，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存储容器，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；

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；

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0.6％～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；

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；

所述固态氢气存储容器中存储固态氢气，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；

所述存储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℃～420℃；所述重整室上部的温度为400℃～570℃；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℃～570℃；分离室内设有膜分离器，从膜分离器的产气端得到氢气；

所述原料输送装置提供动力，将存储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；

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0.7MPa；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％；

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；

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；

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；

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；

所述制氢设备还包括电能估算模块、氢气制备检测模块、电能存储模块；所述电能估算模块用以估算氢气发电装置实时发出的电能是否能满足重整、分离时需要消耗的电能；如果满足，则关闭快速启动装置；

氢气制备检测模块用来检测制氢设备实时制备的氢气是否稳定；若制氢设备制备的氢气不稳定，则控制快速启动装置再次启动，并将得到的电能部分存储于电能存储模块，当电能不足以提供制氢设备的消耗时使用；

所述氢气发电装置为燃料电池系统，燃料电池系统包括：气体供给装置、电堆；所述气体供给装置利用压缩的气体作为动力，自动输送至电堆中；

所述燃料电池系统还包括空气进气管路、出气管路；所述压缩的气体主要为氧气；空气与氧气在混合容器混合后进入电堆；

所述燃料电池系统还包括气体调节系统；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；

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；

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；

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、空气的输送比例；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；

所述燃料电池系统还包括湿化系统，湿化系统包括湿度交换容器、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，

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。

8.一种醇氢发电设备，其特征在于：包括制氢系统、氢气发电系统，制氢系统与氢气发电系统连接；

所述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；

所述制氢系统包括存储装置，存储装置包括二氧化碳收集区域，收集氢气发电系统中释放的二氧化碳。

9.根据权利要求8所述的醇氢发电设备，其特征在于：

所述存储装置包括：存储容器、设置于容器内的间隔机构、与间隔机构连接的隔离机构调节单元；

所述隔离机构将存储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存储容器内的位置，调节各个区域的大小。

10.根据权利要求9所述的醇氢发电设备，其特征在于：

所述隔离机构调节单元包括控制模块、驱动机构，控制模块与驱动机构连接；

所述间隔机构将存储容器隔离的若干区域中，至少有一个区域内放置反应液体，至少有一个区域内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；

所述控制模块通过控制驱动机构来控制间隔机构的位置；在液体存储容器内的液体减少或二氧化碳增加达到设定条件时，驱动机构驱动间隔机构动作。