CN201991593U - 车载制氢排气管 - Google Patents
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Abstract
一种车载制氢排气管，涉及一种制取氢气的专用装置，该排气管上设有废气入口和醇入口，废气入口与发动机的排气口相连，醇入口通过醇管与醇箱连接；所述的车载制氢排气管内壁上嵌入有加热器，该加热器的入口与醇入口相连，加热器的出口与反应器的一端相连；所述的反应器直接设在车载制氢排气管壳体上，该反应器的另一端设有与车辆发动机连接的裂解气出口。所述的加热器为螺旋状热交换管。本实用新型具有吸热、储热效果好、可提高产氢率和甲醇转化率、结构紧凑、安装空间小等特点，适于在各种车辆发动机中推广使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种制取氢气的专用装置，特别是一种利用内燃机废气余热将甲醇催化裂解重整的车载制氢排气管。
背景技术
氢能源以其清洁、高效、可再生被视为本世纪最具发展潜力的能源，而且现有燃烧石油燃料的汽车内燃机不做任何改动就可以掺氢混燃。由于掺氢混合燃料，易实现稀薄燃烧，可在宽广的工况内得到较好的燃油经济性。近年来国内外针对氢燃料难以直接随车储存的特点，以甲醇代替氢气随车携带，并利用发动机排气余热将甲醇水溶液重整为氢，将甲醇重整气与汽油或柴油混合作为发动机燃料，较好地解决了氢燃料在汽车发动机上的储存、携带，使氢燃料在汽车发动机上的推广应用成为可能。内燃机余热甲醇制氢方式产生的甲醇重整气，除含氢气以外还包含少量的CO、CO2、O2、N2等气体。这种制氢方式产生的气体特别适合于内燃机的掺氢混燃，富氢燃油混合气界限比纯燃油混合气宽得多，能够在不同混合比下实现稳定的超稀薄燃烧，得到较好的燃油经济性。氢气在空气中的扩散速度和燃烧速度较快，有利于汽油和空气的均匀混合和快速燃烧，使得混氢内燃机排放减少、动力性提高、油耗降低并可替代30～40％的燃油。此外，回收部分尾气余热，较大程度降低了尾气排入大气的温度，减少了尾气的热污染和噪声污染。
因此公开号为CN200920176047的中国专利公开了一种“车载制氢装置”， 该专利很好地提供了一种催化剂使用寿命长、具有恒定反应温度的车载制氢装置，但是由于该装置由加热器、反应器、气水分离器及管道组成，其结构比较复杂，管道连接长，热量损失大；而且催化裂解重整反应仅由气雾加热，温度特别是初始状态时温度达不到重整反应要求，从而导致产氢率低、甲醇转化率低。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种新的车载制氢排气管，以克服现有技术存在的上述管道连接长、热量损失大以及产氢率低、甲醇转化率低的不足之处。
解决上述技术问题的技术方案是：一种车载制氢排气管，该排气管上设有废气入口和醇入口，废气入口与发动机的排气口相连，醇入口通过醇管与醇箱连接；所述的车载制氢排气管内壁上还嵌入有加热器，该加热器的入口与醇入口相连，加热器的出口与反应器的一端相连；所述的反应器直接设在车载制氢排气管壳体上，该反应器的另一端设有与车辆发动机连接的裂解气出口。
本实用新型的进一步技术方案是：所述的加热器为螺旋状热交换管。
本实用新型的再进一步技术方案是：所述的反应器包括有醇汽腔、裂解气初腔、裂解气终腔以及填装有催化剂的裂解反应初室和裂解反应终室，所述的醇汽腔一端与加热器的出口连接，另一端与裂解反应初室的入口相连接，裂解反应初室为金属网之间的空腔，该裂解反应初室的出口与裂解气初腔相连接；所述的裂解反应终室为金属网之间的空腔，裂解反应终室的出口与裂解气终腔相连，所述的裂解气终腔上设有所述的裂解气出口。
由于采用上述结构，本实用新型之车载制氢排气管与现有的车载制氢装置相比，具有以下有益效果。
1、吸热、储热效果好：
由于本实用新型的加热器是直接嵌入在车载制氢排气管的内壁上，内燃机尾气不需通过管路而直接对加热器进行加热，其热量损失小，吸热、储热效果非常好。
2、可提高产氢率和甲醇转化率：
由于本实用新型是将加热器、反应器与排气管铸于一体，反应器的升温不仅来自高温的醇汽，还来自高温的排气管壁，可保持制氢反应具有合适的温度，因而可提高其产氢率和甲醇转化率。
3、结构紧凑：
由于本实用新型是将加热器、反应器与排气管铸于一体，其整体结构紧凑，加热器和反应器升温快、排气阻力小，并且制造、运营成本低。
4、安装空间小：
由于本车载制氢排气管将加热器、反应器与排气管铸于一体，不需管路连接，其安装空间较小。
5、提高内燃机的热效率：
由于本车载制氢排气管可随车制氢，能替代部分燃油并改善燃油的雾化、混合和燃烧，从而提高了内燃机的热效率。
下面，结合附图和实施例对本实用新型之车载制氢排气管的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1～图4：实施例一所述本实用新型之车载制氢排气管的结构示意图，
图1：图2的仰视图， 图2：主视图；
图3：图2的俯视图； 图4：图2的A-A剖视图。
图中，
1-裂解反应室盖， 2-裂解反应初室， 3-醇汽腔，
4、10、15、21-废气入口， 5-加热器的出口，
6、7-金属网， 8、14-裂解气初腔， 9-铜管，
11、12-废气出口， 13-裂解反应室盖固定螺钉，
16、18-金属网， 17-裂解反应终室， 19-裂解气终腔，
20-加热器， 22-醇入口， 23-裂解气出口，
24-壳体， 25-气水分离器， 26-发动机，
27-醇箱。
具体实施方式
实施例一：
图1～图4中公开的是一种四缸发动机的车载制氢排气管，该排气管上设有4个废气入口4、10、15、21和醇入口22，废气入口4、10、15、21分别与发动机的排气口相连，醇入口22通过醇管与醇箱27连接；所述的车载制氢排气管内壁上嵌入有两个串联在一起的加热器20，该加热器20为与排气管壳体24铸成一体的螺旋状热交换管，加热器20的入口与醇入口 22相连，加热器20的出口5与反应器的一端相连；所述的反应器直接设在车载制氢排气管壳体24上，该反应器由醇汽腔3、裂解气初腔8、14、裂解气终腔19以及填装有催化剂的裂解反应初室2和裂解反应终室17组成，裂解气初腔8、14之间通过铜管9相连，所述的醇汽腔3一端与加热器20的出口5连接，另一端与裂解反应初室2的入口相连接，裂解反应初室2为金属网6、7之间的空腔，该裂解反应初室2的出口与裂解气初腔8相连接；所述的裂解反应终室17为金属网16、18之间的空腔，裂解反应终室17的出口与裂解气终腔19相连，所述的裂解气终腔19上设有与车辆发动机连接的裂解气出口23。
作为本实施例一的一种变换，所述的加热器可以是一个单元，也可以由两个以上的加热器单元串接而成，各单元的热交换管相通。
作为本实施例一的又一种变换，所述的反应器可以是一个单元，也可以由两个以上的反应器单元连接而成；连接形式包括串联、并联和串并联；只是相邻反应器单元之间的内腔空间相通。
本实施例一所述的车载制氢排气管工作原理如下：
醇箱27中的甲醇或者乙醇,经醇管流入醇入口22，经加热器20加热变成醇汽流入醇汽腔3，经金属网6、裂解反应初室2的催化剂、金属网7，部分醇汽裂解成氢气进入裂解气初腔8，经铜管9通入裂解气初腔14，经金属网16、裂解催化剂17、金属网18，剩余醇汽裂解成氢气进入裂解气终腔19，富氢混合气经裂解气出口23进入气水分离器25进行气水分离，富氢气体进入内燃机进行掺氢混燃。
Claims (3)
1.一种车载制氢排气管，其特征在于：该排气管上设有废气入口和醇入口（22），废气入口与发动机的排气口相连，醇入口（22）通过醇管与醇箱（27）连接；所述的车载制氢排气管内壁上嵌入有加热器（20），该加热器（20）的入口与醇入口（22）相连，加热器（20）的出口（5）与反应器的一端相连；所述的反应器直接设在车载制氢排气管壳体上，该反应器的另一端设有与车辆发动机连接的裂解气出口（23）。
2.根据权利要求1所述的车载制氢排气管，其特征在于：所述的加热器（20）为螺旋状热交换管。
3.根据权利要求1或2所述的车载制氢排气管，其特征在于：所述的反应器包括有醇汽腔（3）、裂解气初腔（8）、裂解气终腔（19）以及填装有催化剂的裂解反应初室（2）和裂解反应终室（17），所述的醇汽腔（3）一端与加热器（20）的出口（5）连接，另一端与裂解反应初室（2）的入口相连接，裂解反应初室（2）为金属网（6、7）之间的空腔，该裂解反应初室（2）的出口与裂解气初腔（8）相连接；所述的裂解反应终室（17）为金属网（16、18）之间的空腔，裂解反应终室（17）的出口与裂解气终腔（19）相连，所述的裂解气终腔（19）上设有所述的裂解气出口（23）。
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|---|---|---|---|---|
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| CN102562225A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-07-11 | 中北大学 | 一种甲醇汽车发动机的消音裂解耦合装置 |
| CN108060955A (zh) * | 2016-11-07 | 2018-05-22 | 财团法人车辆研究测试中心 | 废热重组产氢装置 |
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2011
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