固體儲氨系統的剩余氨氣量的光電檢測方法
【專利摘要】本發明涉及一種固體儲氨系統的剩余氨氣量的光電檢測方法，由壓力傳感器，溫度傳感器，固體儲氨材料，防凍液導管，氨滿罐傳感器，氨量預警傳感器，零氨量傳感器，氨氣導出管，儲氨罐，顯示控制器組成；在儲氨罐底部的固體儲氨材料中布置防凍液導管，儲氨罐頂部設有壓力傳感器和氨氣導出管，儲氨罐的罐體上設有溫度傳感器；其是在系統中預先放入一個光電傳感器系統，當系統氨氣量充足時，依靠活性材料阻擋，光電系統不接通，當系統的氨氣量少于某個數量時，活性材料體積縮小，光電系統接通，指示氨氣存量接近限值，預告需要充氨；該方法具有思路巧妙，工藝簡單，易于控制，成本低廉，安全可靠，易于維護等特點。
【專利說明】固體儲氨系統的剩余氨氣量的光電檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種固體儲氨系統的剩余氨氣量的光電檢測方法，應用于汽車尾氣的 SCR后處理系統以及FCEV燃料電池系統。
【背景技術】
[0002] 當前，全球面臨能源和環境的綜合挑戰。在傳統汽車的排放達標的技術手段選擇 方面，以及新能源汽車的燃料供給技術方面人們仍然面臨不少的難題。
[0003] SCR后處理系統是依靠尿素還原劑的精確供給并在催化劑的前端分解成氨氣后來 去除NOX危害物，達到凈化尾氣的目的，實現車輛的國4或以上的標準的達標，但是，在實 際使用中，這種依靠尿素分解成氨氣的液體尿素的計量噴射存在許多的不足和難點，例如， 尿素溶液在-ire環境下結冰堵塞的問題,需要額外的管路加熱系統來解決；尿素溶液在 135°C以上的溫度環境下才能分解，而公交系統的許多車輛走走停停，根本無法達到尿素溶 液穩定的分解溫度的，無法產出氨氣，無法消除預定的NOX成分，最后造成液體尿素在排氣 管中的積累，生產三聚氰胺的聚合物，堵塞尿素噴嘴和發動機排氣管，致使車輛產生故障， 影響正常的使用，此外，如果國4以上的主流車輛全面使用SCR系統，涉及到全國約15萬個 加油站點重新建設液體尿素加注基礎設施的問題，由于投資巨大，目前，仍沒有看到政府和 企業動手完善該基礎設施，成為SCR使用中的一個潛在的巨大問題； 對于突破能源困境，解決未來能源問題的新能源汽車發展問題，氫燃料電池被公認是 一個極為重要的技術路線；但是，如何穩定的獲得氫氣來源是個制約本領域發展的不小的 難題，在所有可能被采用的氫氣來源方式中，有高壓氣瓶儲氫的技術路線、有電解水制氫的 技術路線、有高純烴類石油燃料裂解制氫的技術路線、低分子醇類裂解制氫的技術路線以 及其它H-N的含氫的前驅體分解或裂解制氫的技術路線，上述技術路線中，都存在若干問 題和不足，例如，制氫效率和成本，制氫精度和速率，也包括系統方面的問題，總之，氫的來 源是燃料電池車輛發展的瓶頸，需要人們想法進行解決； 氫的前驅體其中之一是H-N含氫的化合物，其中，儲氫密度最高的是氨氣。氨氣是一種 最常見的化工原料，氨氣分子屬于活潑的極性分子，分子的直徑尺寸約為:T4A，因此，常溫 下非常的活潑，極易擴散，并具有毒害性；其毒害性體現在對接觸的皮膚組織都有腐蝕和刺 激作用；氨氣在水中的的溶解度極高，所以主要對動物或人體的上呼吸道有刺激和腐蝕作 用，此外，氨氣通常以氣體形式吸入人體，氨氣被吸入肺后容易通過肺泡進入血液，破壞運 氧功能，短期內吸入大量氨氣后會出現流淚、咽痛、咳嗽、胸悶、呼吸困難、頭暈、嘔吐和乏力 等；若長期吸入的氨氣過多，導致血液中氨濃度過高，就會引起心臟的停搏和呼吸停止，危 及生命安全；因此，氨氣的使用的最大隱患是安全問題。
[0004] 由此可見，解決好氨氣的使用中儲存和安全問題，就可以開辟一條新的氨氣利用 的技術路線。
[0005] 傳統的氨氣儲存方式是高壓氣瓶，或者是以高濃度氨氣溶于水形成氨水來實現。 如果采用高壓氣瓶來儲存氨氣，大批量工業應用中存在操作方面和密封方面的安全隱患， 如果是以高濃氨水的方式，又存在嚴重的腐蝕問題。
[0006] 在工業上，利用金屬鹽與氨氣形成絡合物，通過氨氣的吸附解吸的可逆過程來應 用于食品保鮮制冷，首先金屬鹽和氨氣的吸附過程是放熱過程，然后氨氣解吸又吸收熱量， 使環境制冷，因此，某些特定的金屬鹽對氨氣吸附解吸附是基本的物理化學常識。
[0007] 依據化學原理，絡合物又稱配位化合物，凡是由兩個或兩個以上含有孤對電 子（或n鍵）的分子或離子作配位體，與具有空的價電子軌道的中心原子或離子結合 而成的結構單元稱絡合單元，帶有電荷的絡合單元稱絡離子，電中性的絡合單元或絡離 子與相反電荷的離子組成的化合物都稱為絡合物，習慣上有時也把絡離子稱為絡合物， 一些堿金屬或堿土金屬，可以和氨形成絡合物的分子結構，例如，絡鹽[Ag(NH3)2]Cl和 [&1(順3)4]504、絡酸112[?比16]、絡堿[(：11(順3)4](011)2等；也指不帶電荷的絡合分子，例 如，[Fe(SCN)3]、[Co(NH3)3C13]等。其中，[Cu (NH3)4]S04硫酸四氨合銅是著名的銅氨絡 合物，分子結構的特征成分是，由一定數量的配體（NH3)陰離子或分子通過配位鍵結合于中 心離子（Cu或中性原子)周圍而形成的跟原來組分性質不同的分子或離子，這種絡合物是以 配位鍵相結合。對于氨合氯化鈣[Ca (NH3) 8C112]，鈣原子空的3d軌道容納氨的孤對電子形 成配位鍵，其吸附/解吸附反應式如下，
【權利要求】
1. 一種固體儲氨系統的剩余氨氣量的光電檢測方法，由壓力傳感器，溫度傳感器，固體 儲氨材料，防凍液導管，氨滿罐傳感器，氨量預警傳感器，零氨量傳感器，氨氣導出管，儲氨 罐，顯示控制器組成；在儲氨罐底部的固體儲氨材料中布置防凍液導管，儲氨罐頂部設有壓 力傳感器和氨氣導出管，儲氨罐的罐體上設有溫度傳感器；其特征在于：在儲氨罐的一側 布置有三個光電傳感器，在罐體上部設有氨滿罐傳感器，中部設有氨量預警傳感器和零氨 量傳感器，三個光電傳感器分別與顯示控制器電路連接；具體步驟如下：1)首先光電傳感 器安裝在總高度為H固體儲氨罐壁上的不同高度上，即Hl，H2, H3三個高度，檢測活性材料 的高度，相應的給出了剩余氨量的多少；對于剛剛完成充氨后的滿罐，固體儲氨系統活性材 料把處于H1位置的氨滿罐傳感器的'掩埋'后，使光電傳感器無法傳遞光源和接收光源，信 號顯示相對于計算機運算的'0'狀態；2)隨著固體儲氨罐的不斷使用，氨氣被導出，活性材 料的平面不斷降低，當降低到一定的高度時，處于H1部位的氨滿罐傳感器裸露出來，此時， 傳感器的光發送器開始可以發射出來光束，發射的光束被對臨近的接收器接收，信號顯示 相對于計算機運算的' 1'狀態，信號傳輸到檢測電路，指示的結果表明活性材料的使用消耗 已經到了'某個階段' ；3)按照上述循序逐次啟動氨量預警傳感器和零氨量傳感器的檢測； 該檢測結果由配置PID控制器的顯示控制器轉化成三個固定位置的基本信號：a)儲氨罐 處于100%滿的狀態，此時，控制器的'綠燈'點亮；b)繼續運行，活性材料面，繼續降低，當 儲氨罐處于預警狀態，即剩余的氨氣僅僅夠行駛5(Tl50km，提醒司機最好在下一個服務站 需更換一個新的儲氨罐，或對儲氨罐再充氨，此時，控制器的'黃燈'點亮；c)又繼續運行， 大約5(Tl00km，活性材料面又進一步的降低，當儲氨罐基本處于完全的空罐狀態，即剩余的 氨氣無法保證車輛的再行駛，提醒司機必須立即更換一個新的儲氨罐，或對儲氨罐再充氨， 此時，控制器的'紅燈'點亮，如果司機持續在'紅燈'狀態下行駛，該信息將被載入OBD和 ECU，在年度車檢時將受到懲罰。
2. 根據權利要求1中所述的一種固體儲氨系統的剩余氨氣量的光電檢測方法，其特征 在于所述的三個光電傳感器為同種類型和同種型號，或為不同類型和不同型號，即槽型或 反射型傳感器。
3. 根據權利要求1中所述的一種固體儲氨系統的剩余氨氣量的光電檢測方法，其特征 在于所述的三個光電傳感器是采用螺紋連接固定在罐體上。
【文檔編號】G01F23/292GK104344869SQ201310324567
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月30日 優先權日:2013年7月30日
【發明者】張克金, 崔龍, 陳慧明 申請人:中國第一汽車股份有限公司