CN210885293U - 一种小型甲醇制氢装置、燃料发动机及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型甲醇制氢装置、燃料发动机及汽车，小型甲醇制氢装置包括甲醇水储存箱、电磁计量泵、汽化管、裂解管、电磁感应加热棒、储氢缓冲罐；所述甲醇水储存箱、电磁计量泵、汽化管依次连通，所述汽化管通过管道与裂解管连接，所述汽化管与裂解管通过电磁感应棒进行加热，所述汽化管顶端通过管道与裂解管连接，所述裂解管的氢气出口与储氢缓冲罐连接。本实用新型统一由电磁感应加热升温到240～260℃进行转化制氢。本实用新型是采用甲醇制氢为氢气发动机提供动力，省却了导热油、导热油泵循环系统，配合发动机上，可以配合现有的氢燃料电池汽车使用。

Description

一种小型甲醇制氢装置、燃料发动机及汽车

技术领域

本实用新型涉及甲醇制氢技术领域，尤其涉及一种小型甲醇制氢装置、燃料发动机及汽车。

背景技术

甲醇制氢是指将甲醇与水蒸气混合后在一定温度和压力条件下经过催化剂的作用，使得甲醇发生裂解反应并最终获得氢气和二氧化碳的过程。甲醇与水蒸气重整主要化学反应式如下：

CH₃OH→CO+2H₂ (1)；

H₂O+CO→CO₂+H₂ (2)；

CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂ (3)；

工业中甲醇制氢的具体做法是将甲醇和脱盐水按一定比例混合后送入汽化塔进行汽化，汽化后的水甲醇蒸汽经过过热器过热后进入转化器，转化器内具有催化剂，水甲醇蒸汽在转化器内经催化剂作用发生裂解反应而产生氢气和二氧化碳。现有技术中甲醇制氢设备的主要缺陷在于：1、设备整体庞大、复杂，造价高；2、离不开一机一台撬装设计的弊病；3、用于对过热器和转化器提供热源的导热油是使用不锈钢电热偶加热的，导热油受热面积不均匀，耗电量大, 结圬，使用寿命短。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术处理的缺陷和不足，提供一种小型甲醇制氢装置、燃料发动机及汽车。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是一种小型甲醇制氢装置，包括汽化管、裂解管、电磁感应加热棒；所述电磁计量泵与汽化管连通，所述汽化管汽化后的混合液通过管道进入裂解管内部，所述汽化管与裂解管内部分别固定设置有电磁感应加热棒。

本实用新型的一种供氢气发动机驱动的制氢装置，本实用新型采用的制氢装置是一种体积更小的醇水重整制氢装置，降低了设备制造成本(减少了钢材消耗量)，通过电磁感应加热和汽化、转化裂解，使得汽化温度达到指定温度 250℃，所采用电磁感应加热汽化，它受热面积大、稳定性好、节约电耗、使用寿命长。使用更加便携灵活且安全可靠，同时能够把醇水混合液加热到转化裂解制氢所需要的指定温度，从而解决了加热问题。所述电磁感应加热升温省却了导热油及其加热循环系统，从而减少了高温流体存于制氢装置的危险性，电磁感应加热改变了传统加热圈通过接触，将热能传递到料筒；而是采用发热线圈做成发热管直接发热，从而使用发热效率提高到100％；其节电性能则比普通电热偶节能30％；电磁感应加热，彻底将醇水混合液与电分离，不会产生漏电，绝对安全可靠。

优选地，所述汽化管与裂解管内部设有温度传感器，所述电磁感应加热棒、温度传感器连接PLC控制器。通过在汽化管与裂解管内部设有温度传感器，温度传感器检测到汽化管与裂解管内部温度，并将信号传输给PLC控制器，PLC 控制器再控制电磁感应加热棒，使得汽化温度达到指定温度240～260℃。

该甲醇水制氢装置包括醇水储存箱和电磁计量泵，所述醇水储存箱与电磁计量泵连接，电磁计量泵再通过管路与汽化管的连通。醇水储存箱内的醇水混合液通过电磁计量泵直接进入至汽化管内部，汽化管内的电磁加热棒加热至汽化温度，汽化后的混合液直接通过汽化管顶部的管道进入至裂解管内部，实现裂解制氢，该工艺简单，制氢工艺流程大大缩小。

优选地，所述电磁计量泵和汽化管之间设置有触屏压力表和温度计。

优选地，裂解管内部装填有用于促进反应的催化剂。

优选地，所述储氢缓冲罐上部安装有安全阀门、底部安装有排污阀，储氢缓冲罐还设有储氢燃料出口。

优选地，储氢燃料出口连接锅炉、窑炉或氢能发电机。本实用新型的制氢装置亦可以应用于其它各行各业的其它领域。

本实用新型还提供了一种甲醇水制氢燃料发动机，包括发动机本体、氢气进气管、制氢装置，所述氢气进气管一端连接发动机本体，所述氢气进气管另一端连接制氢装置，所述制氢装置采用如上任一所述的制氢装置。

优选地，所述发动机本体还连接有尾气排气管。

本实用新型还提供了一种氢燃料汽车，包括所述的甲醇水制氢燃料发动机。本实用新型的汽车真正摆脱氢能汽车必须是氢燃料电池车的诅咒，从而使氢能汽车能够像加汽油的汽车一样行驶在路面上。使氢能源汽车像汽车加汽油一样方便，而不需要长时间等待充电。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的制氢装置体积小，仅包括醇水储存箱、电磁计量泵、汽化管、裂解管、电磁感应加热棒和储氢缓冲管，即可实现制氢，可降低设备制造成本，减少钢材消耗量。

2、本实用新型的制氢工艺为仅通过启动电磁计量泵，将醇水混合液送入至汽化管内，并通过汽化管内的电磁加热棒加热至汽化温度，汽化后的醇水混合液直接通过汽化管的顶部管道进入至裂解管内，即实现了裂解制氢，该工艺流程大大缩短。

3、本实用新型通过采用电磁感应加热棒通加热和汽化，使得汽化温度达到 240～260℃，所采用电磁感应加热和汽化，它受热面积大、稳定性好、节约电耗、使用寿命长。使用更加便携灵活且安全可靠，同时能够把醇水混合液加热到转化裂解制氢所需要的指定温度，从而解决了加热问题。利用电磁感应加热汽化裂解转化制氢，不需要导热油、导热油泵及其循环系统，避免了导热油车载问题，提高了安全性。

4、本实用新型的制氢装置可用于锅炉、窑炉等场合，同时亦应用于发动机。将本实用新型用于汽车的发动机的氢气燃料采用甲醇和水制氢，能够避免搭载危险的高压氢气，转而搭载安全的甲醇和水，且本实用新型的汽车省却了氢燃料电池汽车，必须加装电池的历史，断绝了废旧电池回收再处理对自然环境破坏；使氢能源汽车像汽车加汽油一样方便，而不需要长时间等待充电。同时解决了储运氢气的安全性及高昂成本问题。且醇水混合溶液与汽油相比，它的比例是甲醇50％，水50％，因此这种燃料比汽油更加安全可靠；

5、汽车汽油排放的各种尾气相比氢气燃烧后排放是水，产生少量二氧化碳，而不产生硫化物、二恶因。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1整体结构示意图；

图2为电磁感应加热棒的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步地详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，本具体实施的方向以图1 方向为标准。

本实用新型的一种供氢气发动机驱动的小型甲醇制氢装置，包括醇水储存箱1、电磁计量泵2、汽化管3、裂解管4、电磁感应加热棒5、储氢缓冲罐6；

醇水储存箱1用于存储制氢用的甲醇和水溶液，其中甲醇与水的体积比为甲醇50％，水50％，醇水储存箱1侧面设有混合液进口阀门11，底端设有醇水混合液出口阀门12；醇水混合液出口阀门12通过管路与电磁计量泵2连接，电磁计量泵2再通过管路与汽化管3的底端连通，电磁计量泵2和汽化管3之间设置有触屏压力表21、温度计22。

汽化管3内部插入电磁感应加热棒5，电磁感应加热棒5可采用现有技术实现，本实施例的电磁感应加热棒5由若干根电磁加热棒51组成，当然，电磁加热棒51的数量根据应用场景进行设置。若干根电磁加热棒51固定设置在法兰 52上，法兰52再与汽化管3固定连接，从而将电磁感应加热棒5与汽化管3实现固定连接，电磁感应加热棒5通过连接线53与PLC控制器连接，且汽化管3 内壁固定设置温度传感器10，通过在汽化管内部设有温度传感器，温度传感器检测到汽化管内部温度，并将信号传输给PLC控制器，PLC控制器再控制电磁感应加热棒，使得汽化温度达到指定温度240～260℃。

汽化管3的顶端通过管道31与裂解管4连接，加热后的醇水混合液在汽化管汽化后，混合气进入裂解管内转化制氢，裂解管4内部装填有用于促进反应的催化剂，所述催化剂采用现有技术实现，为公知常识，在此不做详细描述；

裂解管4内部设有电磁感应加热棒5、温度传感器10，其结构与连接位置关系与汽化管3内部的电磁感应加热棒、温度传感器相同。

本实用新型的汽化管、裂解管采用不锈钢材质，降底设备成本。

裂解管4的底端连接储氢缓冲罐6，储氢缓冲罐6上部安装有安全阀门61、底部安装有排污阀62，储氢缓冲罐6的储氢燃料出口连接发动机本体7，发动机本体7包括氢气进气管71、尾气排放管72，氢气通过储氢燃料出口连接氢气进气管71，经氢气进气管71进入发动机本体内部燃烧腔内进行燃烧，提供动力源。配合诸如日本马自达RENESIS氢气转子发动机，例如RX-8Hydrogen RE 发动机上，也可以配合现有的氢燃料电池汽车使用，可在储氢缓冲罐6的储氢燃料出口连接一可以将氢气混合气提纯至高纯度的吸附器，而关于吸附器为本领域现有的公知技术，具体不再描述。

本实用新型的储氢燃料出口可连接锅炉、窑炉等场合。

本实用新型的工作原理：首先，要将醇水混合液汽化，通过电磁感应加热装置加热到醇水混合液所需要的汽化温度，然后再进入汽化管进行循环，汽化后的气体从上端流出进入裂解管，裂解管内部装填有催化剂，此时的汽化后的气体温度在240～260℃的工作温度，并在催化剂的作用下发生裂解反应，产生氢气和二氧化碳混合气，再经缓冲储氢管出氢口进入氢气进气管，发动机本体8 吸入空气并与氢气进气管81供应的氢气混合，在发动机本体81内的燃烧腔内进行燃烧，从而获得动力源，进而驱动汽车行驶，燃烧后的尾气通过尾气排放管82排放。

本实用新型还提供了一种甲醇水制氢燃料汽车，该汽车包括上述甲醇水制氢燃料发动机，该汽车采用甲醇水制氢，能够避免搭载危险的高压氢气，转而搭载安全的甲醇水，且本实用新型的汽车省却了氢燃料电池汽车，必须加装电池的历史，断绝了废旧电池回收再处理对自然环境破坏；使氢能源汽车像汽车加汽油一样方便，而不需要长时间等待充电。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种小型甲醇制氢装置，其特征在于，包括汽化管、裂解管、电磁感应加热棒；所述汽化管汽化后的混合液通过管道进入裂解管内部，所述汽化管与裂解管内部分别固定设置有电磁感应加热棒。

2.根据权利要求1所述的小型甲醇制氢装置，其特征在于，所述汽化管与裂解管内部设有温度传感器。

3.根据权利要求1所述的小型甲醇制氢装置，其特征在于，裂解管内部装填有用于促进反应的催化剂。

4.根据权利要求1所述的小型甲醇制氢装置，其特征在于，所述裂解管连接储氢缓冲罐，所述储氢缓冲罐上部安装有安全阀门、底部安装有排污阀，储氢缓冲罐还设有储氢燃料出口。

5.根据权利要求1所述的小型甲醇制氢装置，其特征在于，还包括醇水储存箱和电磁计量泵，所述醇水储存箱与电磁计量泵连接，电磁计量泵再通过管路与汽化管的连通。

6.根据权利要求5所述的小型甲醇制氢装置，其特征在于，所述电磁计量泵和汽化管之间设置有触屏压力表和温度计。

7.一种甲醇水制氢燃料发动机，其特征在于，包括发动机本体、氢气进气管、制氢装置，所述氢气进气管一端连接发动机本体，所述氢气进气管另一端连接制氢装置，所述制氢装置采用如权利要求1～6任一所述的制氢装置。

8.一种氢燃料汽车，其特征在于，包括权利要求7所述的甲醇水制氢燃料发动机。

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