CN106915235B - 一种净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，包括传动系统、燃气轮机、高压氢气储罐、氢气压缩单元、氢气稳压罐、逆变器、电动‑发电机、膨胀机、蓄电池和尾气处理排放系统。高压氢气储罐连接到膨胀机的入口，膨胀机的出口一路通过冷量回收器和氢气稳压罐连接到氢气进气口，另一路通过氢气压缩单元和中间罐连接到膨胀机入口。燃气轮机或/和电动‑发电机与动力组合器连接，选择方案为用氢燃料发动机替换燃气轮机，动力组合器通过传动轴与传动系统连接。本发明通过燃气轮机与电动‑发电机相结合，提高了氢能源汽车动力系统的工作效率。通过回收尾气热量，减少了大气污染，有利于保护自然环境。

Description

一种净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统

技术领域

本发明属于动力机械技术领域，涉及一种汽车动力系统，具体涉及一种净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统。

背景技术

进入二十一世纪，汽车发动机工业得到了迅速地发展，然而目前汽油机和柴油机依然是车用发动机的主要机种。汽油和柴油都是不可再生资源，为了减缓石油资源的匮乏所带来的一系列负面影响以及减少大气污染和汽车发动机尾气排放，需要寻找发动机的代用燃料，而氢能源是目前最理想的清洁燃料。氢能源是众多替代能源中的一种可再生资源，热值高，并且燃烧后大部分生成物是水蒸气，是一种理想的绿色燃料。作为代用燃料的氢能源可以解决二大难题：一是石油燃料储量有限，二是使用石油燃料带来的环境污染。

环境污染和能源短缺已经成为当今社会的两大突出问题，为寻求人类社会与汽车产业的可持续发展，氢燃料汽车是公认的可同时解决能源和环境问题的绿色环保车，是今后汽车发展的主要方向之一。然而受储氢装置技术、成本、寿命和可靠性诸多因素的制约，使得氢燃料汽车很难真正市场化运行，针对汽车的起动需要输出较大的功率、瞬态响应特性、氢燃料系统的成本问题，世界各国汽车制造商开始把注意力转到混合动力汽车，以提高汽车的经济性。

发明内容

本发明的目的是提供一种净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，增大氢燃料发动机动力，提高发动机的热效率，并且充分回收尾气热量，减少污染,净化环境空气。

本发明的技术方案是：净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，包括车体、控制系统、传动系统、尾气处理排放系统、逆变器、发电机、电动-发电机和蓄电池。控制系统包括中央控制器、电力总线和人工-自动驾驶系统，中央控制器与电力总线、蓄电池和逆变器通信连接，与人工-自动驾驶系统控制连接。蓄电池与电力总线和逆变器电路连接，逆变器与电动-发电机电路连接。传动系统包括变速箱、传动轴、驱动桥和半轴，变速箱通过传动轴与驱动桥连接，驱动桥通过半轴连接到车轮。尾气处理排放系统包括催化器、尾气换热器、余氢吸收单元、尾气零级净化器和排放口。催化器通过阀门与尾气换热器连接，尾气换热器、余氢吸收单元、尾气零级净化器和排放口依次连接，尾气换热器与尾气零级净化器之间设有旁路。汽车动力系统设有燃气轮机、高压氢气储罐、氢气稳压罐、冷量回收器、氢气压缩单元、膨胀机和动力组合器。燃气轮机设有空气进气口、氢气进气口和尾气出口。高压氢气储罐连接到膨胀机的入口，膨胀机的出口分为两路，一路通过冷量回收器和氢气稳压罐连接到氢气进气口，另一路通过氢气压缩单元和中间罐连接到膨胀机入口。尾气出口连接到尾气处理排放系统。燃气轮机或/和电动-发电机与动力组合器连接，膨胀机通过离合器与发电机连接。

汽车动力系统设有空气压缩机，电动-发电机一端与燃气轮机同轴连接，另一端通过离合器与动力组合器连接。膨胀机一端与发电机连接，另一端通过离合器与空气压缩机连接，空气入口通过空气压缩机连接到燃气轮机的空气进气口。燃气轮机自身可设置或不设置压气机，或设置小负荷压气机。

燃气轮机替换为氢燃料发动机，氢燃料发动机设有空气进气口、氢气进气口和尾气出口。汽车动力系统设有涡轮增压机和空气滤清器，涡轮增压机包括涡轮室和增压段，空气入口通过空气滤清器和增压段连接到空气进气口，尾气出口通过涡轮室连接到尾气处理排放系统。汽车动力系统设有发电机，逆变器与发电机电路连接。电动-发电机一端通过离合器与氢燃料发动机同轴连接，另一端通过离合器与动力组合器连接。另一种选择为，电动-发电机通过皮带轮与氢燃料发动机的曲轴一端传动连接，氢燃料发动机的曲轴另一端通过离合器与动力组合器连接。尾气处理排放系统设有冷凝器和干燥器，干燥器中装载有可再生干燥剂。尾气换热器通过冷凝器和干燥器连接到余氢吸收单元,冷凝器与尾气零级净化器之间设有旁路。冷凝器的冷凝水出口连接到冷凝水罐或冷凝水外排口，冷凝水即时外排或至固定点集中外排。

余氢吸收单元包括A吸收器和B吸收器， A吸收器和B吸收器分别设有余氢吸收单元加热夹套和余氢吸收单元加热线圈。余氢吸收单元加热夹套设有夹套入口和夹套出口，催化器出口一路连接到夹套入口，夹套出口连接到尾气换热器入口。A吸收器和B吸收器吸氢放氢交替进行。汽车动力系统设有氢气缓冲罐、冷回收氢气泵，氢气缓冲罐设有冷回收出口、热回收出口、第三路出口、冷回收入口、热回收入口和氢回收入口。冷回收出口经冷量回收器连接到冷回收氢气泵，冷回收氢气泵出口通过1号溴化锂制冷机和氢气压缩单元的冷介质管路连接到氢气缓冲罐的冷回收入口，形成冷回收循环回路。热回收出口通过热回收氢气泵连接到尾气换热器，尾气换热器通过氢气压缩单元的热介质管路连接到1号溴化锂制冷机， 1号溴化锂制冷机连接到氢气缓冲罐的热回收入口，形成热回收循环回路。第三路出口连接到燃气轮机的氢气进气口和/或催化器的加氢口。氢回收入口连接到余氢吸收单元。

作为选择，汽车动力系统设有冷却箱，热回收出口通过热回收氢气泵连接到冷却箱，冷却箱氢气出口分为两路，一路连接到催化器的加氢口，另一路连接到尾气换热器，尾气换热器出口通过氢气压缩单元的热介质管路和1号溴化锂制冷机连接到氢气缓冲罐的热回收入口，形成热回收循环回路。

氢气压缩单元设有多组交替工作的金属氢化物压缩机反应床，金属氢化物压缩机反应床为单级或多级加压。氢气压缩单元和余氢吸收单元维护可采取整体更换和设置维护口定期更换金属氢化物的两种方式。金属氢化物压缩机反应床分别设有介质入口、介质出口、压缩机反应床进口、压缩机反应床出口、压缩机反应床加热线圈，介质入口通过三通阀与热介质管路和冷介质管路连接，介质出口通过阀门与氢气缓冲罐连接，热介质管路和冷介质管路可以通过三通阀进行切换；热介质管路和冷介质管路为外接冷、热介质对压缩机反应床进行间接加热。冷却介质为氢气、水或其他冷却剂的一种或多种组合，加热介质为发动机尾气、氢气、热水、导热油或其他加热剂的一种或多种组合。压缩机反应床进口通过三通阀与氢气进口和氢气循环入口连接，氢气进口和氢气循环入口可以通过三通阀进行切换。压缩机反应床出口通过三通阀与氢气出口和氢气循环出口连接，氢气出口和氢气循环出口可以通过三通阀进行切换。金属氢化物储罐通过氢气进口连接到氢气压缩单元，氢气压缩单元通过氢气出口连接到中间罐。金属氢化物压缩机反应床包括罐体和内筒，罐体内部涂装隔温涂层，罐体与内筒之间设有加热线圈和换热盘管。整个系统是利用发动机散热和尾气余热以及溴化锂制冷和膨胀机后的冷量回收使氢气压缩单元中的金属氢化物吸氢和放氢，产生高压带动膨胀机做功，从而提高了汽车的整体效率。氢气压缩单元是利用金属氢化物的系统组合升高氢气的压力，从而转化成动力，对系统做功或发电，同时氢气产生冷量。氢气压缩单元的形式可以是一种或多种，只要它能有效的利用发动机动力系统内的热量和系统内的冷量转化成压力能对系统做功即可。金属氢化物储罐、氢气压缩单元和余氢吸收单元采用的金属氢化物可以是相同的或不同的。每个设备的金属氢化物可以是一种或多种混合。氢气的储存也可以采用有机溶剂来代替金属氢化物储氢。氢气压缩单元设有氢气外循环管路、氢气循环泵和氢气内循环管路。氢气循环入口可通过三通阀的切换，分别连接到氢气外循环管路和氢气内循环管路，氢气循环出口也可通过三通阀的切换，分别连接到氢气外循环管路和氢气内循环管路，氢气外循环管路上设有氢气循环泵。

氢气压缩单元的压缩过程分为六个阶段：

阶段一为介质冷却过程，关闭金属氢化物压缩机反应床的压缩机反应床入口和压缩机反应床出口，打开介质入口并通过三通阀切换连通到冷介质管路将金属氢化物压缩机反应床冷却到吸氢温度。

阶段二为吸氢过程，打开压缩机反应床入口并切换连通到氢气进口，吸收从金属氢化物储罐来的低压氢气，吸氢放出的热量也由冷却介质带走。

阶段三为内循环换热升温过程，吸氢达到预定时间后，介质入口关闭，压缩机反应床入口切换连通到氢气循环入口，氢气循环入口通过氢气内循环管路与另一个处于内循环换热降温过程的压缩机反应床的氢气循环出口连通，并打开压缩机反应床出口切换连通到氢气循环出口，氢气循环出口通过氢气外循环管路与处于内循环换热降温过程的压缩机反应床的氢气循环入口连通，同时通过氢气循环泵使氢气在两个压缩机反应床之间循环流动进行换热。

阶段四为介质加热过程，压缩机反应床充分换热升至一定温度后，压缩机反应床入口和出口关闭，介质入口切换连通到热介质管路，将金属氢化物压缩机反应床加热到放氢温度。

阶段五为放氢过程，金属氢化物压缩机反应床加热到放氢温度后，压缩机反应床出口打开并切换连通到中间罐，放出高压氢气。

阶段六为内循环换热降温过程，压缩机反应床出口切换连通到氢气循环出口，氢气循环出口通过内循环管路与另一个处于内循环换热升温过程的压缩机反应床的氢气循环入口连通，打开压缩机反应床入口并切换连通到氢气循环入口，通过氢气外循环管路与处于内循环换热升温过程的压缩机反应床的氢气循环出口连通，并通过氢气循环泵使氢气在两个压缩机反应床之间循环流动进行换热，充分换热后重新进入到阶段一的工作过程，如此重复。

尾气零级净化器由NO氧化器、活性炭吸附器、CO/VOC氧化器和颗粒物离子吸附器四个模块组成，NO氧化器、活性炭吸附器、CO/VOC氧化器和颗粒物离子吸附器依次连接。排放尾气中氮氧化物含量≤5μg/Nm³，颗粒物PM2.5≤10μg/Nm³。氢燃料发动机分为浓燃和稀燃两种工况，在需要高扭矩如上坡情况下，发动机采取浓燃工况，燃空比大于1.1，并同时启动余氢吸收单元回收尾气中的氢气，回收的氢气送到氢气缓冲罐。在低扭矩如平地均速情况下，发动机采用稀燃工况，燃空比小于0.7，并同时打开催化器的加氢阀门加入氢气还原氮氧化物，降低NOx的排放。

动力系统用作固定装置，固定装置包括燃气轮机、1号发电机、氢气稳压罐、2号发电机、氢气压缩单元、余氢吸收单元、金属氢化物储罐、尾气处理排放系统、变电站、配电站、膨胀机、空气压缩机、氢气缓冲罐、热回收氢气泵、冷回收氢气泵、1号溴化锂制冷机和2号溴化锂制冷机。金属氢化物储罐通过1号溴化锂制冷机、氢气压缩单元和中间罐连接到膨胀机入口，高压氢气储罐连接到膨胀机的入口，连接管路设有阀门。膨胀机出口通过冷量回收器和氢气稳压罐连接到氢燃料发动机氢气进气口和氢气压缩单元，空气入口通过空气压缩机连接到燃气轮机空气进气口，燃气轮机自身设置或不设置压气机，或设置小负荷压气机；燃气轮机的尾气出口连接到尾气处理排放系统。燃气轮机与1号发电机同轴连接，膨胀机与2号发电机同轴连接，1号发电机和2号发电机与变电站电路连接，变电站与配电站电路连接，配电站与外送电路连接。氢气缓冲罐设有冷回收出口、热回收出口、冷回收入口、热回收入口和氢回收入口，冷回收出口经冷量回收器连接到冷回收氢气泵，冷回收氢气泵出口通过1号溴化锂制冷机、2号溴化锂制冷机和氢气压缩单元的冷介质管路连接到氢气缓冲罐的冷回收入口，形成冷回收循环回路。热回收出口通过热回收氢气泵连接到尾气换热器和催化器的加氢口，尾气换热器出口分为两路，一路通过金属氢化物储罐的换热盘管连接到2号溴化锂制冷机，另一路通过氢气压缩单元的热介质管路连接到2号溴化锂制冷机，2号溴化锂制冷机连接到氢气缓冲罐的热回收入口，形成热回收循环回路。所述氢回收入口连接到余氢吸收单元，再依次通过热回收氢气泵、尾气换热器、氢气压缩单元的热介质管路连接到氢气压缩单元的氢气进口。尾气处理排放系统包括催化器、尾气换热器、冷凝器、干燥器、余氢吸收单元、尾气零级净化器和排放口，干燥器中装载有可再生干燥剂。催化器通过阀门与尾气换热器连接，尾气换热器、冷凝器、干燥器、余氢吸收单元、尾气零级净化器和排放口依次连接，冷凝器与尾气零级净化器之间设有旁路。冷凝器的冷凝水出口连接到冷凝水罐或冷凝水外排口，冷凝水即时外排或集中外排。固定装置的动力设备可以是燃气轮机，也可以是氢燃料发动机，或者两者同时使用。固定装置包括但不限于大规模集中式供能系统以及分布式能源系统如家庭用氢能源系统、工业用氢能源系统。

金属氢化物储罐包括罐体和内筒，罐体设有储罐氢气出口、压力表、氮气入口、金属氢化物加入口、卸料口和接线柱，储罐氢气出口管路上设有滤网防止金属氢化物粉末被带出储罐；罐体内涂装隔温涂层，隔温涂层与内筒之间设有储罐加热线圈和换热盘管，加热线圈通过接线柱连接到加热控制器；通过换热盘管采用换热方式和/或通过储罐加热线圈采用电加热方式间壁加热金属氢化物放出氢气；罐体外部包装隔热保温材料，隔热保温材料外部包裹铝蒙皮；金属氢化物储罐还设有防爆阀、电磁阀和流量计，防爆阀安装在罐体的侧壁，电磁阀和流量计依次安装在储罐氢气出口管路；金属氢化物加入口装有带密码法兰和手阀;金属氢化物储罐用于燃料电池汽车时, 隔温涂层与内筒之间只设有储罐加热线圈,不设置换热盘管，并且在储罐氢气出口管路上的电磁阀和流量计之间设置氢气冷却器。储罐加热线圈可以实现全区域加热和分段局部加热。所述金属氢化物加入口和卸料口可合并成一个加/卸料口，设置在储罐任意位置包括但不限于罐的一端。

汽车动力系统设有氢泄露保护单元，汽车混合动力系统的氢气管路设有氢管路保护套，金属氢化物储罐、氢气压缩单元、氢气中间罐、氢气缓冲罐、氢气稳压罐、高压氢气储罐、氢燃料发动机、尾气换热器、涡轮增压机、催化器、余氢吸收单元、热回收氢气泵、微量氢气回收泵、膨胀机、冷回收氢气泵、冷量回收器、1号溴化锂制冷单元等所有与氢气有关的设备和管道外部均包覆氢泄露保护罩和氢管路保护套。氢泄露保护单元连接到氢管路保护套和各设备的氢泄露保护罩，保护介质在氢管路保护套和氢泄露保护罩内可持续循环。氢泄露保护单元的保护介质为氮气、二氧化碳、氩气、去除了氧气和水的氢燃料发动机尾气、氩气或其它惰性气体的一种或多种混合物。氢管路保护套和氢泄露保护罩都为严格密封，其外部设有绝热保温层。包括氢燃料发动机和冷却箱在内的所有散热设备及散热管道外部也均设有绝热保温层。氢燃料发动机可以通过冷却箱用氢气直接冷却来回收热量，也可以通过冷却箱采用另一种冷却介质冷却氢燃料发动机后，再与氢气换热来回收热量。氢燃料汽车可加载基站子系统包括基站收发台和基站控制器来作为车载移动基站使用，加氢站设置核心网设备作为移动通信交换中心，共同组成移动通信网络。

本发明金属氢化物储罐用于汽车和固定装置时可设置1～10个交替使用和加注。金属氢化物储罐的加注采用三种方法，第一种方法是将高压氢气注入金属氢化物储罐中，使金属氢化物吸收氢气达到饱和来完成加注；第二种方法是整体更换金属氢化物储罐，更换的储罐内装有吸氢达到饱和的金属氢化物；第三种方法是更换金属氢化物储罐内的金属氢化物；金属氢化物储罐氢燃料加注的三种方法，也适合于燃料电池汽车和其它携带金属氢化物的氢气燃料动力设备或固定装置上；金属氢化物储罐氢燃料加注的三种方法均可采用固定式或移动式加注平台。固定式或移动式加注平台的布点采用“母站—子站—基站”的三级模式实现：可考虑与现有钢铁、水泥、电力等大规模使用煤、石油、天然气的企业合建，对其进行技术改造升级；子站为负责一个地级区域的金属氢化物装载中心；基站为负责周边区域的加氢分站。基站考虑与现有加油站合建或独立布点，并根据实际需求情况按不同的布置密度来设置加氢站；基站设置有一个或多个车载或者固定加氢平台，加氢平台设置有金属氢化物加注/回收储罐（储罐分隔成多个独立格间）、加氢更换装置、计量装置、与汽车ECU连接的通讯装置。采用第三种方法对汽车金属氢化物储罐进行氢燃料加注时，由于汽车金属氢化物储罐处于使用中的高温、高压状态，首先打开汽车金属氢化物储罐的快开加氢口与加氢更换装置密封连接，采用气流输送或机械输送的方式将汽车储罐中需要更换的金属氢化物和残余氢气抽出或取出，气流输送方式包括真空输送、压力输送、混合式气流输送；然后加氢更换装置通过快速切换与装有饱和金属氢化物的加注/回收储罐独立格间连通，同样采用气流输送或机械输送将饱和金属氢化物送到加氢更换装置内；更换取出的金属氢化物与即将进行加注的饱和金属氢化物在加氢更换装置内进行间壁换热，将更换取出的金属氢化物冷却，同时使即将进行加注的饱和金属氢化物温度提高以降低其在汽车金属氢化物储罐（10）内放氢启动时间；残余氢气则送到余氢吸收单元通过金属氢化物吸收等方式来回收氢气；加热后的饱和金属氢化物经计量后加注入汽车金属氢化物储罐，快速关闭加氢口，加注完成；更换取出的金属氢化物冷却后通过计量送入加注/回收储罐的独立格间内回收。加氢口设有密码锁，可识别汽车信息；氢燃料汽车每次氢气的使用量、余量以及更换新金属氢化物量的信息，可通过无线通讯装置输入汽车的ECU和车载平台控制中心便于计费；汽车的ECU通过汽车金属氢化物储罐上设置的计量，随车实时记录金属氢化物的消耗量，提示需要更换金属氢化物的时间和行使距离，在下一次更换金属氢化物时将相关信息输入车载加氢平台，实现自动计量自动计费；所述金属氢化物的更换时间是根据汽车内显示仪表提醒金属氢化物储罐内金属氢化物的饱和程度及剩余氢气量，由驾驶员决定是否加氢；所述金属氢化物的更换量是根据驾驶员的要求决定，可以全部更换也可以部分更换；所述计费的标准是依据每次取出已使用过的汽车金属氢化物质量与上次加入金属氢化物质量的差值，即所消耗的氢气质量，按氢气计费，便于买卖双方计算核实。当基站的车载加氢平台内的金属氢化物更换完毕后，可到子站—金属氢化物装载中心进行全车更换；所述子站—金属氢化物装载中心是分布式能源布点区域内的金属氢化物生产工厂和批发站，负责收集更换金属氢化物，并将旧的金属氢化物筛分处理，筛上符合要求粒度的原料载体金属直接送加氢车间再次加氢继续使用，筛下已粉化的金属氢化物经放氢处理，送再生车间加工处理重新造粒；车载加氢平台采用拖车模式，根据加氢站的消耗量，使用量大的车载加氢平台可以使用单独车头，使用量小的车载加氢平台可以几个站共用一个车头。

本发明金属氢化物储罐与氢气压缩单元，是利用金属氢化物的系统组合，吸收氢燃料发动机的尾气余热升高氢气的压力，从而转化成动力对外做功或发电。该系统组合不仅用在汽车动力系统，也可以用于固定式燃气轮机和活塞式发动机等动力装置后，回收所排出的尾气的热量，也能通用地应用于其它有低温余热的固定场所或移动设施上，通过其他低位热源间接加热金属氢化物压缩机反应床来实现氢气增压，从而有效地回收了低温余热。燃气轮机不仅增加了汽车动力系统一种选择方式，与氢燃料发动机相比也提高了热功效率。根据燃气轮机的运行工作特性，启动、运行与汽车行驶动力输出的匹配，通过燃气轮机带动电动-发电机来协调，保证燃气轮机的相对平稳运行。高压氢气储罐设有加氢口，可以到加氢站直接灌注高压氢气，一方面增加车载氢气量加大续航里程，另一方面利用其压力能推动膨胀机做功，做功膨胀后的较低温氢气，可以利用其冷量弥补和平衡氢气压缩单元的冷却需要。高压氢气储罐也可以用金属氢化物储罐代替，或者两者同时使用。金属氢化物储罐用于燃料电池汽车时有三种加热方式：直接氢气加热、间接气体加热或电加热，也可以是其中二种或三种加热组合方式。

本发明通过燃气轮机或氢燃料发动机与电动-发电机相结合构成的净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，回收工作过程的各种能量，达到能量利用最大化，提高了动力系统的工作效率，有利于增大汽车动力系统的动力。氢能源汽车混合动力系统实现了能源和环境问题的绿色环保车的概念，满足了人们绿色出行的需要，又净化了行驶过程中道路周围的空气环境。通过尾气余热回收及净化系统，既回收了尾气的能量又减少了大气污染，有利于降低燃料消耗和保护自然环境。本发明电动-发电机采用多种方式与氢燃料发动机和传动系统连接，提高了氢能源汽车动力系统操作的灵活性。本发明氢燃料发动机根据路况需要可分别采用浓燃模式和稀燃模式。浓燃模式下，通过余氢吸收单元回收尾气中的过量氢气，克服了传统汽车浓燃时造成燃料浪费和环境污染问题。充分体现浓燃的优点：马力强劲、不易回火、不易爆燃、降低氮氧化物的生成和排放。上述原理还可以应用于固定式氢燃料燃气轮机和内燃机，利用氢燃料燃气轮机、内燃机的散热和尾气余热并通过氢气压缩单元增压氢气，产生高压带动膨胀机做功或发电，膨胀后释放的冷量又能反过来用于氢气压缩单元，从而充分利用整个系统中的各种能量，提高了系统的整体效率。该系统组合也能通用地应用于其它有低温余热的固定场所或移动设施上，通过其他低位热源间接加热金属氢化物压缩机反应床来实现氢气增压，从而有效地回收了低温余热。

附图说明

图1为本发明净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统的结构示意图；

图2为本发明另一实施方案的结构示意图；

图3为本发明第三种实施方案的结构示意图；

图4为动力系统用作固定装置的流程示意图；

图5为汽车氢泄露保护系统的示意图；

图6为余氢吸收单元的结构示意图；

图7为尾气零级净化器的组成示意图；

图8为金属氢化物储罐的结构示意图；

图9为金属氢化物储罐的卧式示意图；

图10为金属氢化物储罐的连接状态图；

图11为氢气压缩单元的结构示意图；

图12为氢气压缩单元氢气换热循环示意图。

其中：其中：1—车体、2—电力总线、3—蓄电池、4—中央控制器、5—逆变器、6—电动-发电机、7—人工-自动驾驶系统、8—离合器、9—传动轴、10—金属氢化物储罐、11—隔温涂层、12—传动系统、13—阀门、14—催化器、15—尾气零级净化器、16—尾气换热器、17—皮带轮、18—氢气压缩单元、19—金属氢化物压缩机反应床、20—变速箱、21—热介质管路、22—曲轴、23—动力组合器、24—冷却箱、25—氢燃料发动机、26—金属氢化物加入口、27—膨胀机、28—涡轮增压机、29—发电机、30—车轮、31—半轴、32—驱动桥、33—排放口、34—冷介质管路、35—NO氧化器、36—活性炭吸附器、37—CO/VOC氧化器、38—颗粒物离子吸附器、39—换热盘管、40—单向阀、41—空气入口、42—空气滤清器、43—余氢吸收单元、43A—A吸收器、43B—B吸收器、44—氢气缓冲罐、 45—氢泄露保护单元、46—氢管路保护套、47—氢气进口、48—氢气出口、49—余氢吸收单元加热线圈、50—储罐加热线圈、51—尾气管路、52—空气进气口、53—氢气进气口、54—罐体、55—变电站、56—配电站、57-1—1号溴化锂制冷机、57-2—2号溴化锂制冷机、58—三通阀、59—氢气稳压罐、60—中间罐、61—微量氢气回收泵、62—冷量回收器、63—热回收氢气泵、64—冷回收氢气泵、65—内筒、66—1号发电机、67—2号发电机、68—氢泄露保护罩、69—氢气外循环管路、70—氢气循环泵、71—氢气循环出口、72—氢气循环入口、73—压缩机反应床进口、74—压缩机反应床出口、75—氢气内循环管路、76—压缩机反应床加热线圈、77—高压氢气储罐、78—空气压缩机、79—燃气轮机、80—卸料口、81—储罐氢气出口、82—滤网、83—铝蒙皮、84—隔热保温材料、85—加热控制器、86—接线柱、87—防爆阀、88—氢气冷却器、89—电磁阀、90—手阀、91—带密码法兰、92—压力表、93—氮气入口、94—高温晴气流量计、95—冷凝器、96—干燥器、100—车辆。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，如图1所示，包括车体1、控制系统、传动系统12、催化器14、尾气处理排放系统、逆变器5、发电机29、电动-发电机6、燃气轮机79，空气压缩机78、氢气缓冲罐44、冷回收氢气泵64、高压氢气储罐77、氢气稳压罐59、蓄电池3、氢气压缩单元18、膨胀机27、1号溴化锂制冷机57-1和动力组合器23。控制系统包括中央控制器4、电力总线2和人工-自动驾驶系统7，中央控制器4与电力总线、蓄电池和逆变器5通信连接，与人工-自动驾驶系统控制连接。蓄电池与电力总线和逆变器电路连接，逆变器与发电机和电动-发电机电路连接。电动-发电机6一端与燃气轮机同轴连接，另一端通过离合器与动力组合器23连接。膨胀机一端与发电机同轴连接，另一端通过离合器与空气压缩机连接。动力组合器通过传动轴与传动系统连接。传动系统包括变速箱20、传动轴9、驱动桥32和半轴31，变速箱20通过传动轴9与驱动桥连接，驱动桥通过半轴连接到车轮30。燃气轮机设有空气进气口52、氢气进气口53和尾气出口。高压氢气储罐连接到膨胀机27的入口，连接管路设有阀门。膨胀机的出口分为两路，一路通过冷量回收器62和氢气稳压罐59连接到燃气轮机的氢气进气口53，另一路通过氢气压缩单元18和中间罐60连接到膨胀机入口。空气入口41通过空气压缩机78连接到空气进气口，燃气轮机的尾气出口连接到尾气处理排放系统。尾气处理排放系统包括催化器14、尾气换热器16、余氢吸收单元43、尾气零级净化器15和排放口33，催化器通过阀门与尾气换热器连接，尾气换热器、余氢吸收单元、尾气零级净化器和排放口依次连接，尾气换热器与尾气零级净化器之间设有旁路。氢气缓冲罐44的冷、热回收循环介质为氢气，设有冷回收出口、热回收出口、第三路出口、冷回收入口、热回收入口和氢回收入口。冷回收出口经冷量回收器62连接到冷回收氢气泵64，冷回收氢气泵出口通过1号溴化锂制冷机57-1和氢气压缩单元18的冷介质管路连接到冷回收入口，形成冷回收循环回路。热回收出口通过热回收氢气泵63连接到尾气换热器16，尾气换热器通过氢气压缩单元8的热介质管路通过1号溴化锂制冷机连接到热回收入口，形成热回收循环回路。第三路出口分为两路，一路连接到燃气轮机79的氢气进气口53，另一路连接到催化器14的加氢口。氢回收入口连接到余氢吸收单元，余氢吸收单元回收的少量氢气进入氢气缓冲罐。如图6所示余氢吸收单元包括A吸收器43A和B吸收器43B，A吸收器和B吸收器分别设有余氢吸收单元加热夹套和余氢吸收单元加热线圈49。余氢吸收单元加热夹套设有夹套入口和夹套出口，催化器出口一路连接到夹套入口，夹套出口连接到尾气换热器入口。A吸收器43A和B吸收器43B交替进行吸氢和放氢。

本发明净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统的工作方式为，电动-发电机6一端通过离合器8与燃气轮机79同轴连接，另一端通过离合器与动力组合器23连接，再通过变速箱与驱动桥连接，驱动汽车运转。膨胀机做功一方面带动发电机发电，另一方面带动空气压缩机转动压缩空气，为燃气轮机提供高压空气。通过电动-发电机6两端的离合器的断开/连接，实现单双动力设备或双动力设备驱动。其工作模式包括怠速起停、电机助力驱动、电机单独驱动、燃气轮机单独工作、制动能量回收、发动机驱动行车同时电机发电。电动-发电机在行车过程中可以起到启动、助力、发电以及独立驱动汽车的功能。尽量使发动机工作在高效区，同时将制动能量回收，最大化地减少了能量损失，同时取消了完全怠速工况，采用了怠速起停模式，改善了尾气排放。燃气轮机分为浓燃和稀燃两种工况，在需要高扭矩如上坡情况下，燃气轮机采取浓燃工况，燃空比大于1.1，并同时启动余氢吸收单元回收尾气中的氢气，回收的氢气送到氢气缓冲罐。在低扭矩如平地均速情况下，燃气轮机采用稀燃工况，燃空比小于0.7，并同时打开催化器的加氢阀门加入氢气还原氮氧化物，降低NOx的排放。

实施例2

本发明净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，如图2所示，包括车体1、控制系统、传动系统12、催化器14、尾气处理排放系统、逆变器5、电动-发电机6、发电机29、冷却箱24、氢燃料发动机25，氢气缓冲罐44、冷回收氢气泵64、氢气稳压罐59、蓄电池3、氢气压缩单元18、膨胀机27、涡轮增压机28、高压氢气储罐77、1号溴化锂制冷机57-1、空气滤清器42和动力组合器23。控制系统包括中央控制器4、电力总线2和人工-自动驾驶系统7，中央控制器4与电力总线、蓄电池和逆变器5通信连接，与人工-自动驾驶系统控制连接。蓄电池与电力总线和逆变器电路连接，逆变器与电动-发电机和发电机电路连接。电动-发电机一端通过离合器与氢燃料发动机同轴连接，另一端通过离合器与动力组合器连接，动力组合器通过传动轴与传动系统连接。发电机通过离合器与膨胀机同轴连接，膨胀机做功带动发电机发电。传动系统包括变速箱20、传动轴9、驱动桥32和半轴31，变速箱20通过传动轴9与驱动桥连接，驱动桥通过半轴连接到车轮30。涡轮增压机包括涡轮室和增压段，氢燃料发动机设有空气进气口52、氢气进气口53和尾气出口。高压氢气储罐连接到膨胀机的入口，膨胀机的出口分为两路，一路通过冷量回收器和氢气稳压罐连接到氢燃料发动机的氢气进气口，另一路通过氢气压缩单元和中间罐60连接到膨胀机入口。空气入口41通过空气滤清器42和涡轮增压机的增压段连接到氢燃料发动机的空气进气口，氢燃料发动机的尾气出口通过涡轮室连接到尾气处理排放系统，用尾气的携带的能量驱动涡轮增压机做功压缩助燃空气。尾气处理排放系统包括催化器14、尾气换热器16、余氢吸收单元43、尾气零级净化器15和排放口33，催化器通过阀门与尾气换热器连接，尾气换热器、余氢吸收单元、尾气零级净化器和排放口依次连接，尾气换热器与尾气零级净化器之间设有旁路。氢气缓冲罐44的冷、热回收循环介质为氢气，设有冷回收出口、热回收出口、第三路出口、冷回收入口、热回收入口和氢回收入口。冷回收出口经冷量回收器62连接到冷回收氢气泵64，冷回收氢气泵出口通过1号溴化锂制冷机57-1和氢气压缩单元18的冷介质管路连接到冷回收入口，形成冷回收循环回路。热回收出口通过热回收氢气泵63连接到冷却箱24，冷却箱氢气出口分为两路，一路连接到催化器14的加氢口，另一路连接到尾气换热器16。尾气换热器出口通过氢气压缩单元18的热介质管路和1号溴化锂制冷机57-1连接到氢气缓冲罐的热回收入口，形成热回收循环回路。第三路出口连接到燃气轮机79的氢气进气口53。氢回收入口连接到余氢吸收单元，余氢吸收单元回收的少量氢气进入氢气缓冲罐。

如图6所示余氢吸收单元包括A吸收器43A和B吸收器43B，A吸收器和B吸收器分别设有余氢吸收单元加热夹套和余氢吸收单元加热线圈49。尾气换热器16出口通过冷尾气管路分别连接到A吸收器和B吸收器，连接管路设有阀门， A吸收器和B吸收器分别通过尾气零级净化器15连接到排放口33，连接管路设有阀门。催化器14出口通过尾气管路51分别连接到A吸收器和B吸收器的余氢吸收单元夹套，余氢吸收单元夹套出口连接到尾气换热器16入口，各连接管路设有阀门。A吸收器和B吸收器的回收氢气出口连接到氢气缓冲罐44。余氢吸收单元通过中央控制器4调控尾气出口工作压力为0.2MPa和温度为100℃，吸收和放出尾气中的氢气。A吸收器43A和B吸收器43B交替进行吸氢和放氢。

如图11所示，氢气压缩单元18设有6台单级金属氢化物压缩机反应床19，金属氢化物压缩机反应床分别设有介质入口、介质出口、压缩机反应床进口73、压缩机反应床出口74，介质入口通过三通阀58与热介质管路21和冷介质管路34连接，介质出口通过阀门13与氢气缓冲罐44连接。冷却介质为冷回收循环回路来的氢气，加热介质为热回收循环回路来的氢气，热介质管路和冷介质管路可以通过三通阀进行切换。压缩机反应床进口73通过三通阀与氢气进口47和氢气循环入口72连接，压缩机反应床出口74通过三通阀与氢气出口48和氢气循环出口71连接。金属氢化物储罐10通过氢气进口连接到氢气压缩单元，氢气压缩单元通过氢气出口连接到中间罐。如图12所示，氢气压缩单元设有氢气外循环管路69、氢气循环泵70和氢气内循环管路75。氢气循环入口和氢气循环出口均可通过三通阀的切换，分别连接到氢气外循环管路和氢气内循环管路，氢气外循环管路上设有氢气循环泵70。

如图5所示，汽车动力系统设有氢泄露保护单元45，汽车混合动力系统的氢气管路设有氢管路保护套46，金属氢化物储罐10、氢气压缩单元18、氢气中间罐60、氢气缓冲罐44、氢气稳压罐59、高压氢气储罐77、氢燃料发动机25、尾气换热器16、涡轮增压机28、催化器14、余氢吸收单元43、热回收氢气泵63、微量氢气回收泵61、膨胀机27、冷回收氢气泵64、冷量回收器62和1号溴化锂制冷单元57-1等所有与氢气有关的设备和管道外部均包覆氢泄露保护罩68和氢管路保护套46。氢泄露保护单元连接到氢管路保护套和各设备的氢泄露保护罩。氢泄露保护单元45的保护介质为氮气。氢管路保护套和氢泄露保护罩都为严格密封，其外部设有绝热保温层。包括氢燃料发动机和冷却箱在内的所有散热设备及散热管道外部也均设有绝热保温层。氢燃料发动机可以通过冷却箱用氢气直接冷却来回收热量，也可以通过冷却箱采用另一种冷却介质冷却氢燃料发动机后，再与氢气换热来回收热量。

如图7所示，尾气零级净化器由NO氧化器35、活性炭吸附器36、CO/VOC氧化器37和颗粒物离子吸附器38四个模块组成， NO氧化器、活性炭吸附器、CO/VOC氧化器和颗粒物离子吸附器依次连接。NO氧化器是将初段处理后的微量的一氧化氮催化氧化成二氧化氮，活性炭吸附器是活性炭吸附二氧化氮， CO/VOC氧化器是微量的一氧化碳和有机物VOC催化氧化成二氧化碳和水，颗粒物离子吸附器的作用是吸附颗粒物。排放尾气中氮氧化物含量≤5μg/Nm³，颗粒物PM2.5≤10μg/Nm³。

本发明净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统的工作方式为，电动-发电机6一端通过离合器8与氢燃料发动机25同轴连接，另一端通过离合器与动力组合器23连接，通过动力组合器实现二元动力驱动，通过离合器的断开/连接，实现单个或两个动力设备驱动，再通过变速箱与驱动桥连接，驱动汽车运转。发电机29通过离合器与膨胀机同轴连接，用膨胀机驱动发电机发电。模式包括怠速起停、电机助力驱动、电机单独驱动、发动机单独工作、制动能量回收、发动机驱动行车同时电机发电。电动-发电机在行车过程中可以起到启动、助力、发电以及独立驱动汽车的功能。尽量使发动机工作在高效区，同时将制动能量回收，最大化地减少了能量损失，同时取消了完全怠速工况，采用了怠速起停模式，改善了尾气排放。氢燃料发动机分为浓燃和稀燃两种工况，在需要高扭矩如上坡情况下，发动机采取浓燃工况，燃空比大于1.1，并同时启动余氢吸收单元回收尾气中的氢气，回收的氢气送到氢气缓冲罐。在低扭矩如平地均速情况下，发动机采用稀燃工况，燃空比小于0.7，并同时打开催化器的加氢阀门加入氢气还原氮氧化物，降低NOx的排放。

氢气压缩单元的压缩过程分为六个阶段：阶段一为介质冷却过程，关闭金属氢化物压缩机反应床的压缩机反应床入口和压缩机反应床出口，打开介质入口并通过三通阀切换连通到冷介质管路，将金属氢化物压缩机反应床冷却到吸氢温度。阶段二为吸氢过程，打开压缩机反应床入口并切换连通到氢气进口，吸收从金属氢化物储罐来的低压氢气，吸氢放出的热量也由冷却介质带走。阶段三为内循环换热升温过程，吸氢达到预定时间后，介质入口关闭，压缩机反应床入口切换连通到氢气循环入口，氢气循环入口通过氢气内循环管路与另一个处于内循环换热降温过程的压缩机反应床的氢气循环出口连通，并打开压缩机反应床出口切换连通到氢气循环出口，氢气循环出口通过氢气外循环管路与处于内循环换热降温过程的压缩机反应床的氢气循环入口连通，同时通过氢气循环泵使氢气在两个压缩机反应床之间循环流动进行换热。阶段四为介质加热过程，压缩机反应床充分换热升至一定温度后，压缩机反应床入口和出口关闭，介质入口切换连通到热介质管路，将金属氢化物压缩机反应床加热到放氢温度。阶段五为放氢过程，金属氢化物压缩机反应床加热到放氢温度后，压缩机反应床出口打开并切换连通到中间罐，放出高压氢气。阶段六为内循环换热降温过程，压缩机反应床出口切换连通到氢气循环出口，氢气循环出口通过内循环管路与另一个处于内循环换热升温过程的压缩机反应床的氢气循环入口连通，打开压缩机反应床入口并切换连通到氢气循环入口，通过氢气外循环管路与处于内循环换热升温过程的压缩机反应床的氢气循环出口连通，并通过氢气循环泵使氢气在两个压缩机反应床之间循环流动进行换热，充分换热后重新进入到阶段一的工作过程，如此重复。

冷却箱24的冷却介质为氢气，冷却箱的热量由氢气间接冷却带走，保证氢燃料发动机冷却效果的同时回收余热，加热氢气到90℃。氢燃料发动机排出的高温尾气，经过氢燃料发动机尾气换热器回收其高温余热。尾气换热器的循环工作介质为氢气，90℃较低温度的氢气进入尾气换热器，加热到400±20℃作为金属氢化物储罐的热源。金属氢化物储罐10中装载金属镁氢化物MgH2。氢燃料发动机尾气中有害物质含量约为氮氧化物130mg/Nm3、颗粒物PM2.5 250μg/Nm3，，经过催化器14和尾气零级净化器15处理净化后，尾气中有害物质含量降低到氮氧化物2μg/Nm3、颗粒物PM2.5 7μg/Nm3。催化器14、尾气零级净化器15为二段净化装置，催化器类似于汽车的三元催化装置，将氮氧化物经过氢气还原处理。催化器加氢由中央控制器自动控制，当氢燃料发动机采用稀燃时（燃空比小于1）尾气中氢气含量很少，中央控制器自动控制打开阀门加入氢气，使氮氧化物还原成为氮气和水。当氢燃料发动机采用浓燃时（燃空比大于1）尾气中含有过量的氢气可以用于氮氧化物的还原，中央控制器自动控制关闭加氢阀门，同时通过阀门切换，使尾气进入余氢吸收单元43将过量的氢气吸附回收。如图6所示，尾气首先进入余氢吸收单元43的吸收器43A将其中的过量氢气用吸附剂吸收，吸收后的尾气经过尾气零级净化器到排放口33排放，当吸收器43A的吸附剂吸氢饱和后，通过阀门切换尾气进入余氢吸收单元43的吸收器43B将其中的过量氢气用吸附剂吸收，吸收后的尾气经过尾气零级净化器到排放口33排放。吸收器43A和吸收器43B交替吸氢、放氢的过程，切换完成尾气中氢气的回收。吸收剂为金属氢化物钙氢化物CaH2。催化器、尾气零级净化器不仅对氢燃料发动机产生的氮氧化物和颗粒物起到净化作用，同时对吸入的空气也起到净化作用。优良级的空气指标为氮氧化物约30μg/Nm3、颗粒物PM2.5≤50μg/Nm3，本发明汽车尾气排放指标为氮氧化物2μg/Nm3、颗粒物PM2.5 7μg/Nm3。本发明的优点是，不仅没有尾气排放污染，还对吸入的环境空气起到净化作用，不论汽车运行还是怠速都是一台空气净化器，走到哪里就把环境空气净化到哪里，吸入有污染、有雾霾的空气反而排出洁净的尾气，以弥补汽车给社会带来的不便。

实施例3

本发明另一种实施方式如图3所示，包括车体1、控制系统、传动系统12、催化器14、尾气处理排放系统、逆变器5、发电机29、电动-发电机6、氢燃料发动机25、氢气稳压罐59、蓄电池3、氢气压缩单元18、膨胀机27、涡轮增压机28、高压氢气储罐77、1号溴化锂制冷机57-1、空气滤清器42和动力组合器23。蓄电池与电力总线和逆变器电路连接，逆变器与电动-发电机电路连接。电动-发电机通过皮带轮17与氢燃料发动机的曲轴22一端传动连接，氢燃料发动机曲轴的另一端通过离合器8与动力组合器23连接，动力组合器通过传动轴与传动系统连接。膨胀机通过离合器与发电机29连接，通过离合器驱动发电机29发电。传动系统包括变速箱20、传动轴9、驱动桥32和半轴31，变速箱20通过传动轴9与驱动桥连接，驱动桥通过半轴连接到车轮30。涡轮增压机包括涡轮室和增压段，氢燃料发动机设有空气进气口52、氢气进气口53和尾气出口。高压氢气储罐连接到膨胀机的入口，膨胀机的出口分为两路，一路通过冷量回收器和氢气稳压罐连接到氢燃料发动机的氢气进气口，另一路通过氢气压缩单元和中间罐60连接到膨胀机入口。空气入口41通过空气滤清器42和涡轮增压机的增压段连接到氢燃料发动机的空气进气口52，氢燃料发动机的尾气出口通过涡轮室连接到尾气处理排放系统，用尾气的携带的能量驱动涡轮增压机做功压缩助燃空气。尾气处理排放系统包括催化器14、尾气换热器16、冷凝器95、干燥器96、余氢吸收单元43、尾气零级净化器15和排放口33，催化器通过阀门与尾气换热器连接，尾气换热器、冷凝器、干燥器、余氢吸收单元、尾气零级净化器和排放口依次连接，冷凝器与尾气零级净化器之间设有旁路。干燥器中干燥剂为硅胶，可以进行再生。冷凝器的冷凝水出口连接到冷凝水罐或冷凝水外排口，冷凝后的冷凝水可以即时直接从冷凝水排出口排出，也可在冷凝水罐收集，至固定点停车后集中外排。

氢气缓冲罐44的冷、热回收循环介质为氢气，设有冷回收出口、热回收出口、第三路出口、冷回收入口、热回收入口和氢回收入口。冷回收出口经冷量回收器62连接到冷回收氢气泵64，冷回收氢气泵出口通过1号溴化锂制冷机57-1和氢气压缩单元18的冷介质管路连接到冷回收入口，形成冷回收循环回路。热回收出口通过热回收氢气泵63连接到冷却箱24，冷却箱氢气出口分为两路，一路连接到催化器14的加氢口，另一路连接到尾气换热器16。尾气换热器出口通过氢气压缩单元18的热介质管路和1号溴化锂制冷机57-1连接到氢气缓冲罐的热回收入口，形成热回收循环回路。第三路出口连接到燃气轮机79的空气进气口52。余氢吸收单元回收的少量氢气进入氢气缓冲罐。如图6所示余氢吸收单元包括A吸收器43A和B吸收器43B，A吸收器和B吸收器分别设有余氢吸收单元加热夹套和余氢吸收单元加热线圈49。余氢吸收单元加热夹套设有夹套入口和夹套出口，催化器出口一路连接到夹套入口，夹套出口连接到尾气换热器入口。A吸收器43A和B吸收器43B吸氢放氢交替进行。本实施例的其它结构与实施例2相同。

本实施方式的工作方式为，电动-发电机6通过皮带传动机构在氢燃料发动机25前端连接，氢燃料发动机的后端通过离合器与动力组合器23连接，通过动力组合器实现二元动力驱动，再通过变速箱与驱动桥连接，驱动汽车运转。电动-发电机一方面作为电动机快速拖动发动机达到怠速以上转速，另一方面作为发电机给蓄电池充电。汽车起步时，电动-发电机通过皮带传动快速启动氢燃料发动机，将氢燃料发动机转速由零增加至怠速以上，实现汽车自动起停。正常行驶工况下，由氢燃料发动机驱动电动-发电机发电，给蓄电池充电。这种连接的基本工作模式为：（1）起动工况，电动-发电机在短时间内将发动机加速至怠速转速以上，然后发动机才开始工作。（2）停车工况，控制系统自动切断发动机供氢，发动机处于关闭状态。（3）减速工况，驾驶员踩下制动踏板，向电动-发电机传送信号，使其将车辆的动能传化为电能并存储起来。（4）正常行驶工况，发动机正常工作。

实施例4

本发明再一实施方式如图4所示，动力系统用作固定装置，包括高压氢气储罐77、空气压缩机78、燃气轮机79、1号发电机66、氢气稳压罐59、2号发电机67、氢气压缩元18、余氢吸收单元43、金属氢化物储罐10、尾气处理排放系统、变电站55、配电站56、膨胀机27、1号溴化锂制冷机57-1和2号溴化锂制冷机57-2。金属氢化物储罐通过1号溴化锂制冷机、氢气压缩单元和中间罐60连接到膨胀机入口，高压氢气储罐连接到膨胀机27的入口，连接管路设有阀门。膨胀机出口通过冷量回收器62和氢气稳压罐连接到氢燃料发动机氢气进气口53和氢气压缩单元，空气入口通过空气压缩机连接到空气进气口，氢燃料发动机的尾气出口连接到尾气处理排放系统。燃气轮机与1号发电机同轴连接，膨胀机与2号发电机同轴连接，1号发电机和2号发电机与变电站电路连接，变电站与配电站电路连接，配电站与外送电路连接。氢气缓冲罐44设有冷回收出口、热回收出口、第三路出口、热回收入口和氢回收入口。冷回收出口经冷量回收器62连接到冷回收氢气泵64，冷回收氢气泵出口通过1号溴化锂制冷机57-1、2号溴化锂制冷机57-2和氢气压缩单元18的冷介质管路连接到冷回收入口，形成冷回收循环回路。热回收出口通过热回收氢气泵63连接到尾气换热器16和催化器14的加氢口，尾气换热器出口分为两路，一路通过金属氢化物储罐10的换热盘管39连接到2号溴化锂制冷机，另一路通过氢气压缩单元18的热介质管路连接到2号溴化锂制冷机， 2号溴化锂制冷机出口连接到氢气缓冲罐的热回收入口，形成热回收循环回路。所述氢回收入口连接到余氢吸收单元43，再依次通过热回收氢气泵63、尾气换热器16、氢气压缩单元的热介质管路21连接到氢气压缩单元的氢气进口47。尾气处理排放系统包括催化器14、尾气换热器16、冷凝器95、干燥器96、余氢吸收单元43、尾气零级净化器15和排放口33，催化器通过阀门与尾气换热器连接，尾气换热器、冷凝器、干燥器、余氢吸收单元、尾气零级净化器和排放口依次连接，冷凝器与尾气零级净化器之间设有旁路。干燥器中干燥剂为氯化钙，可以进行再生。冷凝器的冷凝水出口连接到冷凝水罐或冷凝水外排口，冷凝后的冷凝水可以即时直接从冷凝水排出口排出，也可在冷凝水罐收集后外排。

如图8、图9所示，金属氢化物储罐10包括罐体54和内筒65，罐体设有储罐氢气出口81、压力表92、氮气入口93、金属氢化物加入口26、卸料口80和接线柱86，储罐氢气出口管路上设有滤网82，防止金属氢化物粉末被带出储罐。罐体内涂装隔温涂层11，隔温涂层与内筒之间设有储罐加热线圈50和换热盘管39，加热线圈通过接线柱连接到加热控制器85。罐体外部包装隔热保温材料84，隔热保温材料外部包裹铝蒙皮83。如图10所示，金属氢化物储罐10设有防爆阀87、氢气冷却器88、电磁阀89和流量计94，防爆阀安装在罐体54的侧壁，电磁阀、氢气冷却器和流量计依次安装在储罐氢气出口81管路。金属氢化物加入口26装有带密码法兰91和手阀90。

金属氢化物储罐通过储罐加热线圈采用电加热方式加热金属氢化物储罐放出氢气。金属氢化物储罐中的低压氢气经过氢气压缩单元加压后，进入到中间罐然后推动膨胀机运转后降压冷却，降压冷却后的氢气先通过冷量回收器与从氢气缓冲罐来的氢气换冷后，送入氢气稳压罐。最后喷入燃气轮机内燃烧做功。金属氢化物储罐为圆柱形，包括罐体和内筒，罐体内部涂装隔温涂层，罐体与内筒之间设有储罐加热线圈和换热盘管，金属氢化物储罐可以采用电加热和氢气加热两种方式，电加热和氢气加热可以采用局部加热，也可以采用整体加热。金属氢化物储罐罐体内部有隔温涂层。

本实施例设置2个高压氢气储罐和4个金属氢化物储罐交替使用和加注。高压氢气储罐设有加氢口，可直接加注高压氢气。金属氢化物储罐中装有镁系储氢材料。金属氢化物储罐的加注采用三种方法，第一种方法是将高压氢气注入金属氢化物储罐中，使金属氢化物吸收氢气达到饱和来完成加注；第二种方法是整体更换金属氢化物储罐，更换的储罐内装有吸氢达到饱和的金属氢化物；第三种方法是更换金属氢化物储罐内的金属氢化物。

金属氢化物储罐氢燃料加注的三种方法均可采用固定式或移动式加注平台。固定式或移动式加注平台的布点采用“母站—子站—基站”的三级模式实现：母站为氢气的生产厂，可考虑与现有钢铁、水泥等大规模使用煤的企业合建，对其进行技术改造升级；子站为负责一个地级区域的金属氢化物装载中心；基站为负责周边区域的加氢分站。基站考虑与现有加油站合建或独立布点，并根据实际需求情况按不同的布置密度来设置加氢站；基站设置有一个或多个车载或者固定加氢平台，加氢平台设置有金属氢化物加注/回收储罐（储罐分隔成多个独立格间）、加氢更换装置、计量装置、与汽车ECU连接的通讯装置。

本实施例采用第三种方法通过移动式车载加氢平台对金属氢化物储罐进行氢燃料加注时，由于金属氢化物储罐处于使用中的高温、高压状态，首先打开金属氢化物储罐的快开加氢口与加氢更换装置密封连接，采用气流输送或机械输送的方式将金属氢化物储罐中需要更换的金属氢化物和残余氢气抽出或取出，气流输送方式包括真空输送、压力输送、混合式气流输送；然后加氢更换装置通过快速切换与装有饱和金属氢化物的加氢平台加注/回收储罐独立格间连通，同样采用气流输送或机械输送将饱和金属氢化物送到加氢更换装置内；更换取出的金属氢化物与即将进行加注的饱和金属氢化物在加氢更换装置内进行换热，将更换取出的金属氢化物冷却，同时使即将进行加注的饱和金属氢化物温度提高以降低其在金属氢化物储罐内放氢启动时间；残余氢气则送到余氢吸收单元通过稀土系储氢材料将残余氢气吸收回用；加热后的饱和金属氢化物经计量后加注入金属氢化物储罐，快速关闭加氢口，加注完成；更换取出的金属氢化物冷却后通过计量送入加注/回收储罐的独立格间内回收。加氢口设有密码锁，可识别装置信息。计费的标准是依据每次取出已使用过的金属氢化物质量与上次加入金属氢化物质量的差值，即所消耗的氢气质量，按氢气计费，便于买卖双方计算核实。

Claims (16)

1.一种净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，包括车体（1）、控制系统、传动系统（12）、尾气处理排放系统、逆变器（5）、电动-发电机（6）、发电机（29）和蓄电池（3）；所述控制系统包括中央控制器（4）、电力总线（2）和人工-自动驾驶系统（7），所述中央控制器（4）与电力总线、蓄电池和逆变器（5）通信连接，与人工-自动驾驶系统控制连接；所述蓄电池（3）与电力总线（2）和逆变器（5）电路连接，所述逆变器与发电机和电动-发电机电路连接；所述传动系统包括变速箱(20)、传动轴（9）、驱动桥（32）和半轴（31），所述变速箱通过传动轴与驱动桥连接，所述驱动桥通过半轴连接到车轮（30）；所述尾气处理排放系统包括催化器（14）、尾气换热器（16）、余氢吸收单元（43）、尾气零级净化器（15）和排放口（33）；所述催化器通过阀门与尾气换热器连接，所述尾气换热器、余氢吸收单元、尾气零级净化器和排放口依次连接，所述尾气换热器与尾气零级净化器之间设有旁路； 其特征是：所述汽车动力系统设有燃气轮机（79）、高压氢气储罐（77）、氢气稳压罐（59）、冷量回收器（62）、氢气压缩单元（18）、膨胀机（27）和动力组合器（23）；所述燃气轮机设有空气进气口（52）、氢气进气口（53）和尾气出口；所述高压氢气储罐连接到膨胀机（27）的入口，所述膨胀机的出口分为两路，一路通过冷量回收器（62）和氢气稳压罐连接到氢气进气口，另一路通过氢气压缩单元和中间罐（60）连接到膨胀机入口；所述尾气出口连接到尾气处理排放系统；所述燃气轮机或/和电动-发电机与动力组合器（23）连接，所述膨胀机通过离合器与发电机（29）连接。

2.根据权利要求1所述的净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，其特征是：所述汽车动力系统设有空气压缩机（78），所述电动-发电机（6）一端与燃气轮机（79）同轴连接，另一端通过离合器与动力组合器（23）连接；所述膨胀机（27）一端与发电机（29）连接，另一端通过离合器与空气压缩机连接，空气入口（41）通过空气压缩机连接到燃气轮机的空气进气口（52），燃气轮机自身设置或不设置压气机。

3.根据权利要求1所述的净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，其特征是：所述燃气轮机（79）替换为氢燃料发动机（25），所述氢燃料发动机设有空气进气口（52）、氢气进气口（53）和尾气出口；所述汽车动力系统设有涡轮增压机（28）和空气滤清器（42），所述涡轮增压机包括涡轮室和增压段，空气入口（41）通过空气滤清器和增压段连接到空气进气口，所述尾气出口通过涡轮室连接到尾气处理排放系统。

4.根据权利要求3所述的净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，其特征是：所述电动-发电机（6）一端通过离合器（8）与氢燃料发动机（25）同轴连接，另一端通过离合器与动力组合器（23）连接。

5.根据权利要求3所述的净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，其特征是：所述电动-发电机（6）通过皮带轮（17）与氢燃料发动机（25）的曲轴（22）一端传动连接，所述氢燃料发动机的曲轴（22）另一端通过离合器（8）与动力组合器（23）连接；所述尾气处理排放系统设有冷凝器（95）和干燥器（96），干燥器中装载有可再生干燥剂；所述尾气换热器（16）通过冷凝器和干燥器连接到余氢吸收单元（43）, 所述冷凝器与尾气零级净化器之间设有旁路；所述冷凝器的冷凝水出口连接到冷凝水罐或冷凝水外排口，冷凝水直接即时外排或至固定点集中外排。

6.根据权利要求1所述的净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，其特征是：所述余氢吸收单元（43）包括A吸收器（43A）和B吸收器（43B），所述A吸收器和B吸收器分别设有余氢吸收单元加热夹套和余氢吸收单元加热线圈（49）；所述余氢吸收单元加热夹套设有夹套入口和夹套出口，所述催化器（14）出口一路连接到夹套入口，所述夹套出口连接到尾气换热器（16）入口；所述A吸收器（43A）和B吸收器（43B）吸氢放氢交替进行。

7.根据权利要求1所述的净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，其特征是：所述汽车动力系统设有氢气缓冲罐（44）和冷回收氢气泵（64）；所述氢气缓冲罐（44）设有冷回收出口、热回收出口、第三路出口、冷回收入口、热回收入口和氢回收入口；所述冷回收出口经冷量回收器（62）连接到冷回收氢气泵（64），冷回收氢气泵出口通过1号溴化锂制冷机（57-1）和氢气压缩单元（18）的冷介质管路连接到冷回收入口，形成冷回收循环回路；所述热回收出口通过热回收氢气泵（63）连接到尾气换热器（16），尾气换热器通过氢气压缩单元（18）的热介质管路和1号溴化锂制冷机连接到热回收入口，形成热回收循环回路；所述第三路出口分为两路，一路连接到燃气轮机（79）的氢气进气口（53），另一路连接到催化器（14）的加氢口；所述氢回收入口连接到余氢吸收单元（43）。

8.根据权利要求7所述的净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，其特征是：所述汽车动力系统设有冷却箱（24），所述热回收出口通过热回收氢气泵（63）连接到冷却箱，所述冷却箱氢气出口连接到催化器（14）的加氢口和/或尾气换热器（16），所述尾气换热器出口通过氢气压缩单元（18）的热介质管路（21）和1号溴化锂制冷机（57-1）连接到氢气缓冲罐的热回收入口，形成热回收循环回路。

9.根据权利要求1所述的净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，其特征是：氢气压缩单元（18）设有多组交替工作的金属氢化物压缩机反应床(19)，金属氢化物压缩机反应床(19)为单级或多级加压；所述氢气压缩单元和余氢吸收单元维护采取整体更换和设置维护口定期更换金属氢化物的两种方式；所述金属氢化物压缩机反应床分别设有介质入口、介质出口、压缩机反应床进口（73）、压缩机反应床出口（74）、压缩机反应床加热线圈（76），所述介质入口通过三通阀（58）与热介质管路（21）和冷介质管路（34）连接，所述介质出口通过阀门（13）与氢气缓冲罐（44）连接，所述热介质管路和冷介质管路通过三通阀进行切换；所述热介质管路和冷介质管路为外接冷、热介质对压缩机反应床进行间接加热；冷却介质为氢气或水的一种或多种组合，所述加热介质为发动机尾气、氢气、热水或导热油的一种或多种组合；所述压缩机反应床进口（73）通过三通阀与氢气进口（47）和氢气循环入口（72）连接，所述氢气进口和氢气循环入口通过三通阀进行切换；所述压缩机反应床出口（74）通过三通阀与氢气出口（48）和氢气循环出口（71）连接，所述氢气出口和氢气循环出口通过三通阀进行切换；金属氢化物储罐（10）通过氢气进口（47）连接到氢气压缩单元（18），氢气压缩单元（18）通过氢气出口（48）连接到中间罐（60）；金属氢化物压缩机反应床包括罐体和内筒，罐体内部涂装隔温涂层，罐体与内筒之间设有加热线圈和换热盘管；整个系统是利用发动机散热和尾气余热以及溴化锂制冷和膨胀机后的冷量回收使氢气压缩单元中的金属氢化物吸氢和放氢，产生高压带动膨胀机做功，从而提高了汽车的整体效率；所述氢气压缩单元是利用金属氢化物的系统组合升高氢气的压力，从而转化成动力，对系统做功或发电，同时氢气产生冷量；氢气压缩单元的形式是一种或多种，只要它能有效的利用发动机动力系统内的热量和系统内的冷量转化成压力能对系统做功即可；金属氢化物储罐、氢气压缩单元和余氢吸收单元采用的金属氢化物相同的或不同的；每个设备的金属氢化物是一种或多种混合；或氢气的储存采用有机溶剂来代替金属氢化物储氢。

10.根据权利要求9所述的净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，其特征是：所述氢气压缩单元（18）设有氢气外循环管路（69）、氢气循环泵（70）和氢气内循环管路（75）；所述氢气循环入口（72）通过三通阀的切换，分别连接到氢气外循环管路（69）和氢气内循环管路（75），所述氢气循环出口（71）通过三通阀的切换，分别连接到氢气外循环管路（69）和氢气内循环管路（75），氢气外循环管路上设有氢气循环泵（70）。

11.根据权利要求1所述的净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，其特征是：所述尾气零级净化器由NO氧化器（35）、活性炭吸附器（36）、CO/VOC氧化器（37）和颗粒物离子吸附器（38）四个模块组成，所述NO氧化器、活性炭吸附器、CO/VOC氧化器和颗粒物离子吸附器依次连接；排放尾气中氮氧化物含量≤5μg/Nm³，颗粒物PM2.5≤10μg/Nm³；氢燃料发动机分为浓燃和稀燃两种工况，在需要高扭矩情况下，发动机采取浓燃工况，燃空比大于1.1，并同时启动余氢吸收单元回收尾气中的氢气，回收的氢气送到氢气缓冲罐；在低扭矩均速情况下，发动机采用稀燃工况，燃空比小于0.7，并同时打开催化器的加氢阀门加入氢气还原氮氧化物，降低NOx的排放。

12.根据权利要求1所述的净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，其特征是：所述动力系统用作固定装置，所述固定装置包括燃气轮机（79）、1号发电机（66）、氢气稳压罐（59）、2号发电机（67）、氢气压缩单元（18）、余氢吸收单元（43）、金属氢化物储罐（10）、尾气处理排放系统、变电站（55）、配电站（56）、膨胀机（27）、空气压缩机（78）、氢气缓冲罐（44）、热回收氢气泵（63）、冷回收氢气泵（64）、1号溴化锂制冷机（57-1）和2号溴化锂制冷机（57-2）；所述金属氢化物储罐通过1号溴化锂制冷机、氢气压缩单元和中间罐（60）连接到膨胀机入口，所述高压氢气储罐连接到膨胀机（27）的入口，连接管路设有阀门；所述膨胀机出口通过冷量回收器（62）和氢气稳压罐连接到氢燃料发动机氢气进气口（53）和氢气压缩单元，空气入口通过空气压缩机连接到空气进气口，燃气轮机自身设置或不设置压气机；氢燃料发动机的尾气出口连接到尾气处理排放系统；所述燃气轮机与1号发电机同轴连接，所述膨胀机与2号发电机同轴连接，所述1号发电机和2号发电机与变电站电路连接，所述变电站与配电站电路连接，配电站与外送电路连接；所述氢气缓冲罐（44）设有冷回收出口、热回收出口、冷回收入口、热回收入口和氢回收入口，所述冷回收出口经冷量回收器（62）连接到冷回收氢气泵（64），冷回收氢气泵出口通过1号溴化锂制冷机（57-1）、2号溴化锂制冷机（57-2）和氢气压缩单元（18）的冷介质管路连接到冷回收入口，形成冷回收循环回路；所述热回收出口通过热回收氢气泵（63）连接到尾气换热器（16）和催化器（14）的加氢口，所述尾气换热器出口分为两路，一路通过金属氢化物储罐（10）的换热盘管（39）连接到2号溴化锂制冷机，另一路通过氢气压缩单元（18）的热介质管路（21）连接到2号溴化锂制冷机，所述2号溴化锂制冷机出口连接到氢气缓冲罐的热回收入口，形成热回收循环回路；所述氢回收入口连接到余氢吸收单元（43），再依次通过热回收氢气泵（63）、尾气换热器（16）、氢气压缩单元（18）的热介质管路（21）连接到氢气压缩单元（18）的氢气进口（47）；所述尾气处理排放系统包括催化器（14）、尾气换热器（16）、冷凝器（95）、干燥器（96）、余氢吸收单元（43）、尾气零级净化器（15）和排放口（33）；干燥器中装载有可再生干燥剂；所述催化器通过阀门与尾气换热器连接，所述尾气换热器、冷凝器、干燥器、余氢吸收单元、尾气零级净化器和排放口依次连接，所述冷凝器与尾气零级净化器之间设有旁路；所述冷凝器的冷凝水出口连接到冷凝水罐或冷凝水外排口，冷凝水即时外排或集中外排；固定装置的动力设备是燃气轮机，或是氢燃料发动机，或者两者同时使用；固定装置包括但不限于大规模集中式供能系统以及分布式能源系统。

13.根据权利要求12所述的净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，其特征是：所述金属氢化物储罐（10）包括罐体（54）和内筒（65），罐体设有储罐氢气出口（81）、压力表（92）、氮气入口（93）、金属氢化物加入口（26）、卸料口（80）和接线柱（86），储罐氢气出口管路上设有滤网（82）防止金属氢化物粉末被带出储罐；罐体内涂装隔温涂层（11），隔温涂层与内筒之间设有储罐加热线圈（50）和换热盘管（39），加热线圈通过接线柱连接到加热控制器（85）；通过换热盘管采用换热方式和/或通过储罐加热线圈采用电加热方式间壁加热金属氢化物放出氢气；罐体外部包装隔热保温材料（84），隔热保温材料外部包裹铝蒙皮（83）；所述金属氢化物储罐（10）设有防爆阀（87）、电磁阀（89）和流量计（94），所述防爆阀安装在罐体（54）的侧壁，所述电磁阀和流量计依次安装在储罐氢气出口（81）管路；所述金属氢化物加入口（26）装有带密码法兰（91）和手阀（90）; 所述金属氢化物储罐用于燃料电池汽车时,隔温涂层与内筒之间只设有储罐加热线圈（50）,不设置换热盘管，并且在储罐氢气出口（81）管路上的电磁阀和流量计之间设置氢气冷却器（88）；储罐加热线圈实现全区域加热和分段局部加热；或所述金属氢化物加入口和卸料口合并成一个加/卸料口，设置在储罐任意位置包括但不限于罐的一端；所述金属氢化物储罐用于汽车和固定装置时设置1～10个交替使用和加注；所述金属氢化物储罐的加注采用三种方法，第一种方法是将高压氢气注入金属氢化物储罐中，使金属氢化物吸收氢气达到饱和来完成加注；第二种方法是整体更换金属氢化物储罐，更换的储罐内装有吸氢达到饱和的金属氢化物；第三种方法是更换金属氢化物储罐内的金属氢化物；所述金属氢化物储罐氢燃料加注的三种方法，适合于携带金属氢化物的氢气燃料动力设备或固定装置上；所述金属氢化物储罐氢燃料加注的三种方法均采用固定式或移动式加注平台；所述固定式或移动式加注平台的布点采用“母站—子站—基站”的三级模式实现：母站为氢气的生产厂，与现有钢铁、水泥、电力大规模使用煤、石油、天然气的企业合建，对其进行技术改造升级；子站为负责一个地级区域的金属氢化物装载中心；基站为负责周边区域的加氢分站；基站考虑与现有加油站合建或独立布点，并根据实际需求情况按不同的布置密度来设置加氢站；基站设置有一个或多个车载或者固定加氢平台，加氢平台设置有金属氢化物加注/回收储罐、加氢更换装置、计量装置、与汽车ECU连接的通讯装置，金属氢化物加注/回收储罐分隔成多个独立格间；采用所述第三种方法对汽车金属氢化物储罐进行氢燃料加注时，由于汽车金属氢化物储罐处于使用中的高温、高压状态，首先打开汽车金属氢化物储罐的快开加氢口与加氢更换装置密封连接，采用气流输送或机械输送的方式将汽车储罐中需要更换的金属氢化物和残余氢气抽出或取出，气流输送方式包括真空输送、压力输送、混合式气流输送；然后加氢更换装置通过快速切换与装有饱和金属氢化物的加注/回收储罐独立格间连通，同样采用气流输送或机械输送将饱和金属氢化物送到加氢更换装置内；更换取出的金属氢化物与即将进行加注的饱和金属氢化物在加氢更换装置内进行间壁换热，将更换取出的金属氢化物冷却，同时使即将进行加注的饱和金属氢化物温度提高以降低其在汽车金属氢化物储罐（10）内放氢启动时间；换取出的金属氢化物中的残余氢气则送到余氢吸收单元通过金属氢化物吸收方式来回收氢气；加热后的饱和金属氢化物经计量后加注入汽车金属氢化物储罐，快速关闭加氢口，加注完成；更换取出的金属氢化物冷却后通过计量送入加注/回收储罐的独立格间内回收；加氢口设有密码锁，识别汽车信息；氢燃料汽车每次氢气的使用量、余量以及更换新金属氢化物量的信息，通过无线通讯装置输入汽车的ECU和车载平台控制中心便于计费；汽车的ECU通过汽车金属氢化物储罐上设置的计量，随车实时记录金属氢化物的消耗量，提示需要更换金属氢化物的时间和行使距离，在下一次更换金属氢化物时将相关信息输入车载加氢平台，实现自动计量自动计费；所述金属氢化物的更换时间是根据汽车内显示仪表提醒金属氢化物储罐内金属氢化物的饱和程度及剩余氢气量，由驾驶员决定是否加氢；所述金属氢化物的更换量是根据驾驶员的要求决定，全部更换或部分更换；所述计费的标准是依据每次取出已使用过的汽车金属氢化物质量与上次加入金属氢化物质量的差值，即所消耗的氢气质量，按氢气计费，便于买卖双方计算核实；当基站的车载加氢平台内的金属氢化物更换完毕后，到子站—金属氢化物装载中心进行全车更换；所述子站—金属氢化物装载中心是分布式能源布点区域内的金属氢化物生产工厂和批发站，负责收集更换金属氢化物，并将旧的金属氢化物筛分处理，筛上符合要求粒度的原料载体金属直接送加氢车间再次加氢继续使用，筛下已粉化的金属氢化物经放氢处理，送再生车间加工处理重新造粒；车载加氢平台采用拖车模式，根据加氢站的消耗量，使用量大的车载加氢平台使用单独车头，使用量小的车载加氢平台几个站共用一个车头。

14.根据权利要求12所述的净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，其特征是：所述金属氢化物储罐（10）与氢气压缩单元（18）为利用金属氢化物的系统组合，吸收氢燃料发动机（25）的尾气余热升高氢气的压力，转化成动力对外做功或发电；所述系统组合用在汽车动力系统，或用于固定式燃气轮机和活塞式发动机动力装置后，回收所排出的尾气的热量，或通用地应用于有低温余热的固定场所或移动设施上，通过低位热源间接加热金属氢化物压缩机反应床来实现氢气增压，从而有效地回收了低温余热；所述燃气轮机（79）不仅增加了汽车动力系统一种选择方式，与氢燃料发动机（25）相比也提高了热功效率；根据燃气轮机的运行工作特性，启动、运行与汽车行驶动力输出的匹配，通过燃气轮机带动电动-发电机（6）来协调，保证燃气轮机的相对平稳运行；所述高压氢气储罐（77）设有加氢口，到加氢站直接灌注高压氢气，一方面增加车载氢气量加大续航里程，另一方面利用其压力能推动膨胀机做功，做功膨胀后的较低温氢气，利用其冷量弥补和平衡氢气压缩单元（18）的冷却需要；所述高压氢气储罐或用金属氢化物储罐代替，或者两者同时使用；所述金属氢化物储罐用于燃料电池汽车时有三种加热方式：直接氢气加热、间接气体加热或电加热，或是其中二种或三种加热方式的组合。

15.根据权利要求14所述的净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，其特征是：所述汽车动力系统设有氢泄露保护单元（45），所述汽车动力系统的氢气管路设有氢管路保护套（46），所述金属氢化物储罐（10）、氢气压缩单元（18）、氢气中间罐（60）、氢气缓冲罐（44）、氢气稳压罐（59）、高压氢气储罐（77）、氢燃料发动机（25）、尾气换热器（16）、涡轮增压机（28）、催化器（14）、余氢吸收单元（43）、热回收氢气泵（63）、微量氢气回收泵（61）、膨胀机（27）、冷回收氢气泵（64）、冷量回收器（62）、1号溴化锂制冷单元（57-1）所有与氢气有关的设备和管道外部均包覆氢泄露保护罩（68）和氢管路保护套（46）；所述氢泄露保护单元连接到氢管路保护套和各设备的氢泄露保护罩，保护介质在氢管路保护套和氢泄露保护罩内可持续循环；所述氢泄露保护单元（45）的保护介质为氮气、二氧化碳、去除了氧气和水的氢燃料发动机尾气或惰性气体的一种或多种混合物；所述氢管路保护套和氢泄露保护罩都为严格密封，其外部设有绝热保温层；包括氢燃料发动机和冷却箱在内的所有散热设备及散热管道外部也均设有绝热保温层；氢燃料发动机通过冷却箱用氢气直接冷却来回收热量，或通过冷却箱采用另一种冷却介质冷却氢燃料发动机后，再与氢气换热来回收热量。

16.根据权利要求1所述的净化环境空气的高效氢能源汽车动力系统，其特征是：氢燃料汽车可加载基站子系统包括基站收发台和基站控制器来作为车载移动基站使用，加氢站设置核心网设备作为移动通信交换中心，共同组成移动通信网络。