CN205744194U - 水燃料汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种水燃料汽车，涉及汽车技术领域，以解决现有的以氢气作为燃料的汽车中，利用氢气瓶储存氢气的容量较小，且总的氢气供应量容易受到限制的技术问题。本实用新型所述的水燃料汽车中，包括：依次连通的电解装置和储气装置；电解装置与蓄电池电连接，且电解装置包括有相互隔离的产氢室和产氧室；储气装置包括有与产氢室连通的储氢室、以及与产氧室连通的储氧室，且储氢室与储氧室相互隔离设置；电解装置中的产氢室能够用于通过电解水的方式产生氢气、产氧室能够用于通过电解水的方式产生氧气，且产生的氢气和氧气能够分别进入储氢室和储氧室，并经过储氢室和储氧室进入汽车发动机中。本实用新型主要应用于水燃料汽车的生产制造中。

Description

水燃料汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其是涉及一种水燃料汽车。

背景技术

据统计，2015年末中国民用汽车保有量为17228万辆(包括三轮汽车和低速货车955万辆)，比2014年末增长11.5％，其中私人汽车保有量14399万辆，增长14.4％。民用轿车保有量9508万辆，增长14.6％，其中私人轿车8793万辆，增长15.8％，并且随着经济社会持续快速发展，全球汽车的保有量也呈快速增长趋势。目前，绝大部分汽车均以汽油、柴油为燃料，产生的汽车尾气即一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物等均会排放到空气中。由于以化石燃料(汽油、柴油)为燃料不仅消耗了大量的石油资源，而且导致汽车尾气造成了严重的大气污染，因此为应对该资源问题和环境问题，研发使用新型燃料的汽车变得非常重要。

目前，燃料电池汽车通常装配有燃料电池，通过相应的燃料电池获得电能，以驱动汽车行驶。研究表明，氢气是一种高性能的燃料，氢气和氧气点燃后的生成物是水，该产物不会造成环境污染，因此以氢气作为燃料的汽车具有节能环保的优势。

现有的以氢气作为燃料汽车中，通常包括：氢气瓶，氢气瓶通过供氢管道与电堆连通，以实现燃料的供应。并且，供氢管道上设有减压器，供氢管道、减压器均与冷却循环系统热交换，同时冷却循环系统与需冷却部件热交换。

然而，本申请的发明人发现，现有的以氢气作为燃料汽车中，利用氢气瓶来储存氢气的容量较小，且总的氢气供应量容易受到限制。因此，如何提供一种水燃料汽车，能够源源不断地产生适于进入发动机中的燃料气体，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水燃料汽车，以解决现有的以氢气作为燃料的汽车中，利用氢气瓶储存氢气的容量较小，且总的氢气供应量容易受到限制的技术问题。

本实用新型提供一种水燃料汽车，包括：依次连通的电解装置和储气装置；所述电解装置与蓄电池电连接，且所述电解装置包括有相互隔离的产氢室和产氧室；所述储气装置包括有与所述产氢室连通的储氢室、以及与所述产氧室连通的储氧室，且所述储氢室与所述储氧室相互隔离设置；所述电解装置中的所述产氢室能够用于通过电解水的方式产生氢气、所述产氧室能够用于通过电解水的方式产生氧气，且产生的所述氢气和所述氧气能够分别进入所述储氢室和所述储氧室，并经过所述储氢室和所述储氧室进入汽车发动机中。

其中，所述产氢室与所述产氧室之间连通有石墨导线，且所述电解装置中设置有石墨阴电极和石墨阳电极；所述石墨阴电极置于所述产氢室的水中，所述石墨阳电极置于所述产氧室的水中。

具体地，所述储氢室设置有压力传感器和压力表，且所述压力传感器与压力开关电连接，所述压力开关与所述蓄电池电连接。

进一步地，所述储气装置内的所述储氢室的容积与所述储氧室的容积之比为2：1。

更进一步地，所述电解装置内的水中包含有防冻剂、及能溶于水的电解质。

其中，所述电解装置内所述电解质的质量与水的质量比为1：20－1：30。

具体地，所述产氢室与所述储氢室之间的管路中设置有第一单向阀，所述产氧室与所述储氧室之间的管路中设置有第二单向阀，所述储氢室与所述汽车发动机之间的管路中设置有第三单向阀，所述储氧室与所述汽车发动机之间的管路中设置有第四单向阀；所述第一单向阀能够用于所述氢气的单向流通，防止所述储氢室内的所述氢气倒吸入所述产氢室，所述第二单向阀能够用于所述氧气的单向流通，防止所述储氧室内的所述氧气倒吸入所述产氧室，所述第三单向阀能够用于所述氢气的单向流通，防止所述储氢室与所述汽车发动机之间的管路中的所述氢气倒吸入所述储氢室，所述第四单向阀能够用于所述氧气的单向流通，防止所述储氧室与所述汽车发动机之间的管路中的所述氧气倒吸入所述储氧室。

进一步地，所述产氢室与所述产氧室之间的所述石墨导线设置有至少两根。

更进一步地，所述水燃料汽车还包括：补水箱，所述补水箱与所述电解装置连通，且所述补水箱内的水通过动力泵抽入所述电解装置中。

实际应用时，所述补水箱的容积为6－10升。

相对于现有技术，本实用新型所述的水燃料汽车具有以下优势：

本实用新型提供的水燃料汽车中，包括：依次连通的电解装置、储气装置；电解装置与蓄电池电连接，且电解装置包括有相互隔离的产氢室和产氧室；储气装置包括有与产氢室连通的储氢室、以及与产氧室连通的储氧室，且储氢室与储氧室相互隔离设置；电解装置中的产氢室能够用于通过电解水的方式产生氢气、产氧室能够用于通过电解水的方式产生氧气，且产生的氢气和氧气能够分别进入储氢室和储氧室，并经过储氢室和储氧室进入汽车发动机中。由此分析可知，本实用新型提供的水燃料汽车中，由于设置有包括产氢室和产氧室的电解装置，因此能够分别产生氢气和氧气；由于产生的氢气进入储气装置中的储氢室，产生的氧气进入储气装置中的储氧室，因此氢气和氧气能够在储气装置中以相应比例的体积存储；氢气进入汽车发动机中以作为燃料气体，氧气进入汽车发动机中以作为助燃气体，氢气点燃后的产物水不会对空气造成污染。与现有技术中使用氢气瓶相比，本实用新型提供的水燃料汽车中，燃料气体和助燃气体能够随车载持续不断的产生，相比于等量的汽油而言，产生的燃料气体足够保证汽车的正常行驶，避免了利用氢气瓶储存氢气的容积较小，且总的氢气供应量受到限制的弊端。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的水燃料汽车的工作原理示意图；

图2为本实用新型实施例提供的水燃料汽车中电解装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的水燃料汽车中储气装置的结构示意图。

附图标记：

001－电解装置； 002－储气装置；

003－蓄电池； 011－产氢室；

012－产氧室； 021－储氢室；

022－储氧室； 004－汽车发动机；

013－石墨导线； 014－石墨阴电极；

015－石墨阳电极； 023－压力传感器；

024－压力表； 025－压力开关；

005－第一单向阀； 006－第二单向阀；

007－第三单向阀； 008－第四单向阀；

009－补水箱； 010－动力泵。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的水燃料汽车的工作原理示意图。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种水燃料汽车，包括：依次连通的电解装置001、储气装置002；电解装置001与蓄电池003电连接，且电解装置001包括有相互隔离的产氢室011和产氧室012；储气装置002包括有与产氢室011连通的储氢室021、以及与产氧室012连通的储氧室022，且储氢室021与储氧室022相互隔离设置；电解装置001中的产氢室011能够用于通过电解水的方式产生氢气、产氧室012能够用于通过电解水的方式产生氧气，且产生的氢气和氧气能够分别进入储氢室021和储氧室022，并经过储氢室021和储氧室022进入汽车发动机004中。

相对于现有技术，本实用新型实施例所述的水燃料汽车具有以下优势：

本实用新型实施例提供的水燃料汽车中，如图1所示，包括：依次连通的电解装置001、储气装置002；电解装置001与蓄电池003电连接，且电解装置001包括有相互隔离的产氢室011和产氧室012；储气装置002包括有与产氢室011连通的储氢室021、以及与产氧室012连通的储氧室022，且储氢室021与储氧室022相互隔离设置；电解装置001中的产氢室011能够用于通过电解水的方式产生氢气、产氧室012能够用于通过电解水的方式产生氧气，且产生的氢气和氧气能够分别进入储氢室021和储氧室022，并经过储氢室021和储氧室022进入汽车发动机004中。由此分析可知，本实用新型实施例提供的水燃料汽车中，由于设置有包括产氢室011和产氧室012的电解装置001，因此能够分别产生氢气和氧气；由于产生的氢气进入储气装置002中的储氢室021，产生的氧气进入储气装置002中的储氧室022，因此氢气和氧气能够在储气装置002中以相应比例的体积存储；氢气进入汽车发动机004中以作为燃料气体，氧气进入汽车发动机004中以作为助燃气体，氢气点燃后的产物水不会对空气造成污染。与现有技术中使用氢气瓶相比，本实用新型实施例提供的水燃料汽车中，燃料气体和助燃气体能够随车载持续不断的产生，相比于等量的汽油而言，产生的燃料气体足够保证汽车的正常行驶，避免了利用氢气瓶储存氢气的容积较小，且总的氢气供应量受到限制的弊端。

图2为本实用新型实施例提供的水燃料汽车中电解装置的结构示意图。

其中，为了保证电解装置001中产氢室011与产氧室012之间的电子能够顺利传递，如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的水燃料汽车的电解装置001中，产氢室011与产氧室012之间连通有石墨导线013，且电解装置001中设置有石墨阴电极014和石墨阳电极015；石墨阴电极014置于产氢室011的水中，石墨阳电极015置于产氧室012的水中。电解装置001的两个电极接通电源后能够用于电解水，由于产氢室011与产氧室012之间连通有石墨导线013，因此当产氧室012中的石墨阳电极015上电解水时，通过氧化反应产生氧气的同时，产生的电子能够通过产氧室012中的水传递到石墨导线013，再通过石墨导线013传递到产氢室011的水中，再通过产氢室011中的水传递到石墨阴电极014上，从而使石墨阴电极014上电解水时，还原反应能够得到电子，同时产生氢气。通过石墨导线013的设置，有效保证了电解装置001中电解水过程的电子的顺利传递。

此处需要补充所说明的是，本实用新型实施例提供的水燃料汽车的电解装置001中，所用的阴电极和阳电极不仅限于石墨材质，还可以为其它耐酸耐腐蚀的材质，例如：铂等。

图3为本实用新型实施例提供的水燃料汽车中储气装置的结构示意图。

具体地，为了实时监测储气装置002中的气压状况，以实现自动控制电解装置001启闭动作的目的，如图1和图3所示，本实用新型实施例提供的水燃料汽车的储气装置002中，储氢室021设置有压力传感器023和压力表024，且压力传感器023与压力开关025电连接，压力开关025与蓄电池003电连接。其中，压力开关025能够用于控制蓄电池003与电解装置001的通断状态；生产制造水燃料汽车时，需要在压力表024的量程范围内将压力表024设定上限值和下限值。当发动汽车后，随着发动机的工作，储氢室021内的压力逐渐减小，当压力传感器023检测到储氢室021中的压力到达压力表024的下限值时，压力开关025能够接通电源(蓄电池003)，即蓄电池003与电解装置001接通，电解装置001开始工作后能够持续产气以供给发动机燃料；由于电解装置001持续产气而使储氢室021内的压力逐渐增大，当压力传感器023检测到储氢室021中的压力达到压力表024的上限值时，压力开关025能够断开电源(蓄电池003)，即蓄电池003与电解装置001断开，电解装置001停止产气。

此处需要补充说明的是，由于电解装置001中的氢气和氧气是以2：1的体积比同时产生的，因此只需通过监测储氢室021的压力而控制蓄电池003与电解装置001的通断动作即可。另外，水燃料汽车第一次启动后需要原地等待以使储气装置002中完全充满气体，然后再开始行驶。汽车在行驶过程中，汽车发动机004不断消耗气体、且电解装置001不断产生气体，两者会达到动态平衡状态，从而使水燃料汽车能够平稳运行。

进一步地，为了便于储存电解装置001产生的气体，且使氢气和氧气以较佳的比例通入后续的汽车发动机004中，如图1和图3所示，本实用新型实施例提供的水燃料汽车中，储气装置002内的储氢室021的容积与储氧室022的容积之比可以为2：1。由于储氢室021的容积与储氧室022的容积之比为2：1，因此能够保证氢气和氧气以适宜的比例通入汽车发动机004中，从而实现较佳的能量利用效果。

此处需要补充说明的是，如图3所示，本实用新型实施例提供的水燃料汽车中的储气装置002的总容积可以为8－12升；例如，储气装置002的总容积为9升，其中储氢室021的容积为6升，储氧室022的容积为3升，水燃料汽车第一次行驶前需要通电储气6－10小时，以使储气装置002内充满气体。

更进一步地，为了避免电解装置001中使用的水在冬天时结冰而影响电解装置001的工作，同时为了提高电解装置001的产气效率，本实用新型实施例提供的水燃料汽车中，电解装置001内的水中可以包含有防冻剂、及能溶于水的电解质。由于电解装置001的水中包含有防冻剂，因此在温度较低时能够避免水结冰而影响水的电解过程；由于电解装置001的水中包含有电解质，因此能够提高导电率，从而提高电解装置001的产气效率。

此处需要补充说明的是，电解装置001内的水中的防冻剂可以为乙二醇、酒精等物质；能溶于水的电解质可以为氢氧化钠、稀硫酸等物质。

其中，为了提高电解装置001产生氢气和氧气的速率，本实用新型实施例提供的水燃料汽车中，电解装置001内的电解质的质量与水的质量比可以为1：20－1：30。

此处需要补充说明的是，本实用新型实施例提供的水燃料汽车中，较佳地，电解装置001内氢氧化钠的质量与水的质量比例为1：25。另外，由于产气速率还与蓄电池003的电压有关，因此本实用新型实施例提供的水燃料汽车中，蓄电池003的电压可以为12－24伏，其中蓄电池003的较佳电压可以为24伏。

具体地，为了避免储气装置002内的气体倒吸入电解装置001，同时为了避免储气装置002与汽车发动机004之间的管路中的气体倒吸入储气装置002，防止造成储气装置002内的压力紊乱，如图1所示，本实用新型实施例提供的水燃料汽车中，产氢室011与储氢室021之间的管路中设置有第一单向阀005，产氧室012与储氧室022之间的管路中设置有第二单向阀006，储氢室021与汽车发动机004之间的管路中设置有第三单向阀007，储氧室022与汽车发动机004之间的管路中设置有第四单向阀008；第一单向阀005能够用于氢气的单向流通，防止储氢室021内的氢气倒吸入产氢室011，第二单向阀006能够用于氧气的单向流通，防止储氧室022内的氧气倒吸入产氧室012，第三单向阀007能够用于氢气的单向流通，防止储氢室021与汽车发动机004之间的管路中的氢气倒吸入储氢室021，第四单向阀008能够用于氧气的单向流通，防止储氧室022与汽车发动机004之间的管路中的氧气倒吸入储氧室022。由于设置有第一单向阀005及第二单向阀006，因此能够防止储气装置002内的气体倒吸入电解装置001中；由于设置有第三单向阀007及第四单向阀008，因此能够防止储气装置002与汽车发动机004之间的管路中的气体倒吸入储气装置002，从而能够防止储气装置002中的压力紊乱，防止对水燃料汽车产生不利影响。

进一步地，为了提高电解装置001中电子的传递速率，以提高电解效率，本实用新型实施例提供的水燃料汽车的电解装置001中，产氢室011与产氧室012之间的石墨导线013可以设置有至少两根。由于设置有至少两根石墨导线013，因此电解过程中产生的电子能够通过相应的多根石墨导线013进行电子的传递，石墨导线013作为电子传递的通道，随着数量增多，其传递电子的速率就相应加快，从而能够提高电解装置001的电解效率。

更进一步地，为了向电解装置001中及时补充水源，如图2所示，本实用新型实施例提供的水燃料汽车中，还包括：补水箱009，该补水箱009可以与电解装置001连通，且补水箱009内的水通过动力泵010抽入电解装置001中。由于设置有补水箱009，因此通过补水箱009能够为电解装置001提供充足的水，从而能够保证电解过程的有效进行。

实际应用时，为了保证电解装置001所用的水能够产生较多的气体，以供水燃料汽车行驶较长的时间，无需经常在补水箱009中添水，本实用新型实施例提供的水燃料汽车中，补水箱009的容积可以为6－10升。

此处需要补充说明的是，电解1升水能够产生1.25立方米的氢气和0.623立方米的氧气，由于氢气的燃烧热值是相同质量的汽油的燃烧热值的1.28倍，再加上氧气的助燃，氢气燃烧产生的热量是相应汽油燃烧产生的热量的3倍多，因此水燃料汽车中无需设置油箱，电解装置001及补水箱010就能够起到代替油箱的作用，且燃烧的用气量只需为汽油的三分之一就能达到燃烧等量汽油的效果。另外，水燃料汽车以水为主，含有适量的电解质(氢氧化钠或者稀硫酸)、防冻剂(乙二醇或者酒精)等物质，用于汽车动力方面的费用，可控制在每年五百元以下。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种水燃料汽车，其特征在于，包括：依次连通的电解装置和储气装置；

所述电解装置与蓄电池电连接，且所述电解装置包括有相互隔离的产氢室和产氧室；所述储气装置包括有与所述产氢室连通的储氢室、以及与所述产氧室连通的储氧室，且所述储氢室与所述储氧室相互隔离设置；

所述电解装置中的所述产氢室能够用于通过电解水的方式产生氢气、所述产氧室能够用于通过电解水的方式产生氧气，且产生的所述氢气和所述氧气能够分别进入所述储氢室和所述储氧室，并经过所述储氢室和所述储氧室进入汽车发动机中；

所述产氢室与所述储氢室之间的管路中设置有第一单向阀，所述产氧室与所述储氧室之间的管路中设置有第二单向阀；所述第一单向阀能够用于所述氢气的单向流通，防止所述储氢室内的所述氢气倒吸入所述产氢室，所述第二单向阀能够用于所述氧气的单向流通，防止所述储氧室内的所述氧气倒吸入所述产氧室。

2.根据权利要求1所述的水燃料汽车，其特征在于，所述产氢室与所述产氧室之间连通有石墨导线，且所述电解装置中设置有石墨阴电极和石墨阳电极；所述石墨阴电极置于所述产氢室的水中，所述石墨阳电极置于所述产氧室的水中。

3.根据权利要求1所述的水燃料汽车，其特征在于，所述储氢室设置有压力传感器和压力表，且所述压力传感器与压力开关电连接，所述压力开关与所述蓄电池电连接。

4.根据权利要求1所述的水燃料汽车，其特征在于，所述储气装置内的所述储氢室的容积与所述储氧室的容积之比为2：1。

5.根据权利要求1所述的水燃料汽车，其特征在于，所述电解装 置内的水中包含有防冻剂、及能溶于水的电解质。

6.根据权利要求5所述的水燃料汽车，其特征在于，所述电解装置内所述电解质的质量与水的质量比为1：20－1：30。

7.根据权利要求1所述的水燃料汽车，其特征在于，所述储氢室与所述汽车发动机之间的管路中设置有第三单向阀，所述储氧室与所述汽车发动机之间的管路中设置有第四单向阀；

所述第三单向阀能够用于所述氢气的单向流通，防止所述储氢室与所述汽车发动机之间的管路中的所述氢气倒吸入所述储氢室，所述第四单向阀能够用于所述氧气的单向流通，防止所述储氧室与所述汽车发动机之间的管路中的所述氧气倒吸入所述储氧室。

8.根据权利要求2所述的水燃料汽车，其特征在于，所述产氢室与所述产氧室之间的所述石墨导线设置有至少两根。

9.根据权利要求1所述的水燃料汽车，其特征在于，还包括：补水箱，所述补水箱与所述电解装置连通，且所述补水箱内的水通过动力泵抽入所述电解装置中。

10.根据权利要求9所述的水燃料汽车，其特征在于，所述补水箱的容积为6－10升。