CN202499021U - 一种替代石油能源的新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车，具体是指搭载了吸收和释放汽车制动时的动能和下坡时的重力势能装置和生物电化学制氢装置的汽车。其至少包括安装于汽车轮轴上的可实现发电电动互逆的伺服电机、通过控制器与伺服电机相连的超级电容和生物电化学制氢装置，所述的控制器在刹车或下坡时可控制伺服电机处于发电状态并向超级电容充电、在启动或行驶时可控制伺服电机处于电动状态并由超级电容向其放电；所述的超级电容的容量在0.1F-200000F范围内。本实用新型是惯性动能与重力势能采集同生物电制取氢气技术的综合应用，是汽车领域取代石油的一种最佳方法和技术手段。

Description

一种替代石油能源的新能源汽车

技术领域

本实用新型涉及一种完全可以脱离石油依赖的汽车，具体是指搭载了吸收和释放汽车制动时的动能和下坡时的重力势能装置和生物电化学制氢装置的汽车。

背景技术

由于石油、天然气等不可再生矿物能源的日趋枯竭，氢作为一种无污染的清洁能源早已进入了人们的视线。目前氢能在汽车上的应用主要为两种，一种是直接将氢气作为燃料，输送到燃气内燃发动机，利用氢氧混合燃烧产生动力。目前采用的是车载35-70Mpa的高压存储罐进行存储液态氢，一旦车辆发生碰撞等不可避免的交通事故时，存在很大的安全隐患，一旦泄露与空气中的氧气混合达到一个临界极限就会立刻爆炸，后果不堪设想，因此异地制氢、车载储存的方法不可取。

另一种是不经过燃烧而是直接把氢气氧化的化学能转换为电能的氢氧燃料电池，与传统的内燃发动机相比，由于在能量转换过程中不受卡诺循环的限制，因此其能量转换效率远远高于内燃发动机，因而成为包括汽车在内的移动工具动力电源的首选。并且燃料电池早在1839年就已面世，目前技术上又有了迅猛发展，各种理念的混合动力汽车基本上都指的是这种附加有氢燃料电池的汽车。然而作为燃料电池的燃料——氢的提供方式不仅仍然存在着诸如前述第一种方式存在的问题，而且目前这种混合动力汽车尚不能完全脱离对石化原料的依赖。

作为前述两种应用中的氢，其制备却不易。多年来之所以走不出一种可以替代石油的新能源来，主要是在一个怪圈中徘徊。那就是能量守恒定律。我们都知道氢气燃烧产生能量，知道水是取之不尽用之不竭的，如果可以把水分解成氢氧。那无污染洁净的新能源我们就可以随手可得了。但是传统的电解水制氢工艺消耗一份的电能只能得到一半多一点的氢能，因此传统的技术作为电解水制造氢气的想法用在新能源上是不现实的：因为传统制氢工艺消耗的能量比得到的能量还要多，这是一种得不偿失的做功，因此实际中无法得到应用。多年来大家都在想是不是有一种像催化剂一样的东西，我们用很少的能量就能打开水的氢氧键。今天有了：那就是细菌-生物-电能。即生物电化学制氢技术，此技术现已成熟，用很少很少的电量就能打开水的氢氧键，制氢产率成倍提高，每单位电能能生产2.88倍氢能。

在汽车正常行驶过程中，一般下坡重力势能加刹车惯性动能的和要大于50％汽车的运动动能。因此理论上氢能＝50％×2.88＞汽车运行所需要的能量。这样利用汽车下坡势能加惯性动能通过伺服电机转化成电能供给车载的生物电化学制氢装置，生物电化学制氢装置产生的氢气经过储存、加压等处理后供给燃气发动机，燃气发动机提供动力驱使汽车行走完全是可能的。而且由于由于生物电化学制氢需要的电压只有大于0.2v这一点，甚至使用海水和淡水电位差都可以制取氢气，因此耗电很少。收集的大部分电能用于制氢，用于能量的倍增，为发动机或氢能电池提供燃料，为汽车提供动力。多余电能储存于超级电容，在上坡时或遇到特大阻力时有伺服电机提供正常行走所需要的补充动力。有下坡重力势能加刹车惯性动能势能转化的电能和生物倍增制造氢能两种能量的叠加，一种完全可以脱离石油依赖的新的汽车就此诞生。

实用新型内容

本实用新型的目的正是在于提供这样一种替代石油能源的新能源汽车，可以把汽车刹车和下坡时候的动能和势能转化成电能并储存起来，为正常行驶时提供动力并利用储存的电能进行生物制氢，最后利用氢氧混合燃烧产生动力或者将氢的化学能转换为电能，再将电能转换成动力，从而实现一种脱离石油依赖的新型汽车。

为实现前述目的，本实用新型给出如下技术方案：

一种替代石油能源的新能源汽车，其至少包括安装于汽车轮轴上的可实现发电电动互逆的伺服电机、通过控制器与伺服电机相连的超级电容和生物电化学制氢装置，所述的控制器在刹车或下坡时可控制伺服电机处于发电状态并向超级电容充电、在启动或行驶时可控制伺服电机处于电动状态并由超级电容向其放电；所述的超级电容的容量在0.1F-200000F范围内。

这种汽车，可以是氢燃料汽车，即它还包括经由生物电化学制氢装置制取的氢气进行燃烧的内燃发动机。

还可以是带有燃料电池的混合动力电动汽车，即它还包括可通过经由生物电化学制氢装置制取的氢气进行发电的燃料电池和由所述燃料电池所产生的电进行驱动的马达。

为了保证汽车在驻车期间还能有为生物电化学制氢装置提供初始电能，该汽车还包括普通电瓶、太阳能电池板、风能发电机或其他新能源装置。

由于路况的千变万化，所需的动力也不同，因此需要的氢气量也不同，生物电化学制氢装置可通过改变施加给其的电压来调节氢气的生成量。

还可通过改变有机物和/或水的供给量来调节氢气的生成量。

由于路况的千差万别，例如存在长距离的陡坡，汽车长时间处于刹车制动状态或怠速滑状态，伺服电机产生的电能很大，为了储存这部分电能，需要容量足够大的电容；又为了适配不同型号和配置的汽车，所述的超级电容的容量在0.1F-200000F范围内。

考虑到能充分利用现有技术，降低制作成本，所述的超级电容包括若干个通过串联或并联的电容片组，所述的电容片组包括若干个正负电极依次相连的市售的单体电容。将市售的电容单体集成为超级电容，达到上述电容容量。具体地说是设计了表面均开有通孔的上板和下板，电容单体的上下两端分别固定于上板和下板的通孔中，并且单体电容下端的管脚正负依次相连，从而构成一个电容片组；再将若干个电容片组彼此串联或并联从而构成的容量可调的集成化的超级电容。

更具体地，上述电容下端的管脚可以经由下板底部的线路板而正负依次相连，或者上述电容管脚的连接也可采用铜排、铝排、或导线连接。

为尽可能的容纳更多的电容，可将上板和下板的通孔设置成蜂窝状。

在上板或下板的四边和中心可以设置与电容单体高度相对应的带有螺栓孔的塑胶减震定位垫块，并用螺栓将上板和下板通过垫块锁紧而将电容单体夹紧在上下板之间，而使电容在使用时更加稳固，克服了在恶劣环境下使用时造成接触不良的情况。

为了便于搬运、安装并起到保护效果，可在电容装置外面设置壳体。

上述电容单体是容量在法拉级别的任意一款市售电容。

本实用新型利用超级电容完成能量吸收、储存和释放功能，不仅可使汽车在刹车或下坡时的动能、势能得以再次利用，而且还可为生物电化学制氢系统提供必要的电能，避免通过电瓶提供电能而对电瓶造成负担。通过超级电容技术和专用控制器的结合运用，达到汽车整个系统的节能、环保、提高系统运行效率。通过将市售的单体电容串并联以后集成为超级电容，容量可任意调整，方便快捷，无需单独定制。是惯性动能与重力势能采集同生物电制取氢气技术的综合应用。利用制取的氢气直接作为燃料来驱动汽车运行或者提供给氢氧电池燃料作为能源转换的原料。是汽车新能源领域取代石油的一种最佳方法和技术手段。

附图说明

图1为本实用新型的结构原理图。

具体实施方式

参照附图，以在以燃氢发动机为动力源的汽车上的应用来进一步阐述和理解本实用新型的技术方案：

汽车为燃氢发动机汽车，汽车轮轴上安装有伺服电机，通过控制器与伺服电机相连的容量为0.1F-200000F的超级电容，超级电容和与超级电容相连的生物电化学制氢系统，控制器在刹车或下坡时可控制伺服电机处于发电状态并向超级电容充电、在启动或行驶时可控制伺服电机处于电动状态并由超级电容向其放电。

超级电容是这样的：表面开有800个蜂窝状通孔的上板和下板，800个电容单体的上下两端分别固定于上板和下板的蜂窝状通孔中，并且200单体电容下端的管脚正负依次采用铜排相连，从而构成4个电容片组；再将2个电容片组彼此串联后再并联从而构成的容量为1F的超级电容。在上板或下板的四边和中心可以设置与电容单体高度相对应的带有螺栓通孔的塑胶减震定位垫块(也可使用中性玻璃胶或其他中性有减震定位特性的材料填充，还可以以专用硅橡胶减震定位板代替定位垫块)，并用螺栓将上板和下板通过该垫块锁紧而将电容单体夹紧在上下板之间，而使电容在使用时更加稳固，克服了在路况恶劣环境下使用时造成接触不良的情况，外面设置壳体以作保护。

至此，当控制器监测到汽车处于刹车或下坡时，伺服电机处于发电状态并向超级电容充电；当控制器监测到汽车处于启动或行驶时，控制伺服电机处于电动状态并由超级电容向其放电。并由超级电容为生物电化学制氢系统提供必要的电能，避免通过电瓶提供电能而对电瓶造成负担。

本实用新型主要受三种现象的启发：1、重力势能。虽然它不像一般物质那样显然易见，但他实实在在的存在，本实用新型正是把它利用起来转化成动能。2、多米诺效应。在一个相互联系的系统中，一个很小的初始能量就可能产生一连串的连锁反应，人们就把它们称为“多米诺骨牌效应”或“多米诺效应”。本实用新型就是给该汽车动力系统提供一个很小的初始能量，让能量在这个系统里发生连锁反应。3、生物电制氢能量倍增现象。这种反应需要的原料是水、生物菌和电能。它打破多年来一直束缚我们的能量守恒定律。使我们在收集一份的电能可以转化为2.88份的氢能。在这个连锁反应中我们提供的初始能量可以是传统的石油能源和电能，也可以是太阳能，风能，及其他新能源。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属的普通技术人员来说，在不脱离本本实用新型思路的前提下，还可以做出简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种替代石油能源的新能源汽车，其特征在于其至少包括安装于汽车轮轴上的可实现发电电动互逆的伺服电机、通过控制器与伺服电机相连的超级电容和生物电化学制氢装置，所述的控制器在刹车或下坡时可控制伺服电机处于发电状态并向超级电容充电、在启动或行驶时可控制伺服电机处于电动状态并由超级电容向其放电；所述的超级电容的容量在0.1F-200000F范围内。

2.根据权利要求1所述的一种替代石油能源的新能源汽车，其特征在于它还包括经由生物电化学制氢装置制取的氢气进行燃烧的内燃发动机。

3.根据权利要求1所述的一种替代石油能源的新能源汽车，其特征在于它还包括可通过经由生物电化学制氢装置制取的氢气进行发电的燃料电池和由所述燃料电池所产生的电进行驱动的马达。

4.根据权利要求1所述的一种替代石油能源的新能源汽车，其特征在于它还包括为生物电化学制氢装置提供初始电能的普通电瓶、太阳能电池板、风能发电机或其他新能源装置。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种替代石油能源的新能源汽车，其特征在于所述的生物电化学制氢装置可通过改变施加给其的电压来调节氢气的生成量。

6.根据权利要求1-4任一所述的一种替代石油能源的新能源汽车，其特征在于所述的生物电化学制氢装置可通过改变有机物和/或水的供给量来调节氢气的生成量。

7.根据权利要求1-4任一所述的一种替代石油能源的新能源汽车，其特征在于所述的超级电容包括若干个通过串联或并联的电容片组，所述的电容片组包括若干个正负电极依次相连的单体电容。 

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