一種醇氫電動公共汽車的制作方法

一種醇氫電動公共汽車的制作方法
【專利摘要】本實用新型揭示了一種醇氫電動公共汽車，所述公共汽車包括：公共汽車車身、甲醇制氫系統、氫氣發電系統、電動發動機，甲醇制氫系統、氫氣發電系統、電動發動機依次連接；所述甲醇制氫系統利用甲醇水蒸氣重整制備氫氣，氫氣通過鍍有鈀銀合金的膜分離裝置獲得高純度的氫氣，獲取的氫氣通過氫氣發電系統發電，發出的電能供電動發動機工作。本實用新型提出的醇氫電動公共汽車，可利用甲醇作為汽車的能源，解決能源危機，減少車輛排放。本實用新型制氫裝置體積小，利用特有的催化劑配方及鈀膜提純，制備的氫氣快速、穩定、純度高，可以為汽車提供穩定的輸入能源。
【專利說明】
一種醇氫電動公共汽車
技術領域
[0001]本實用新型屬于電動汽車技術領域，涉及一種電動汽車，尤其涉及一種醇氫電動公共汽車。
【背景技術】
[0002]汽車工業是世界上僅次于石油化工的第二大產業，目前，大部分汽車都以汽油、柴油為燃料，不僅消耗了大量的石油資源，而且汽車尾氣中所含的氮氧化物、碳氫化物、一氧化碳等造成了大氣的嚴重污染。為了保持國民經濟的可持續發展，保護人類居住環境和保障能源供給，世界各國政府紛紛投入大量的人力、物力尋求解決這些問題的各種途徑。
[0003]目前主要有兩種節能的途徑，一種是以豐田為代表的混合動力汽車，另一種是以特斯拉為代表的純電動汽車。混合動力汽車的起步慢，燃料依然為汽油或柴油，不能從本質上解決資源、污染的問題。純電動汽車需要特定的充電粧，較難普及，且續航能力較差。
[0004]燃料電池是一種不經過燃燒過程直接以電化學反應方式將燃料和氧化劑的化學能轉變為電能的高效發電裝置，其工作過程不受卡諾循環限制，轉換效率高，幾乎沒有污染物排放。以燃料電池為動力的燃料電池電動汽車既可以保護環境又可以緩解能源短缺和調整能源結構，已成為未來汽車發展的重要趨勢之一，是當今世界能源和交通領域開發的熱點。
[0005]燃料電池按電解質分類可分為堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、質子交換膜燃料電池等五類。而汽車用燃料電池的要求為:能夠在常溫下工作，電流密度高，免維護性好，耐振性與耐沖擊性好，能夠從低負荷到高負荷進行高效率運轉。質子交換膜燃料電池(PEMFC)能夠滿足這些性能要求，因此成為發展最快也最成熟的車用燃料電池。基于PEMFC的燃料電池汽車需要氫氣作為燃料，自從燃料電池誕生起，氫源問題與燃料電池本身是同樣重要的核心技術，而氫源的研究開發已成為燃料電池汽車從演示走向商業化的重要步驟。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種醇氫電動公共汽車，可利用甲醇作為汽車的能源，解決能源危機，減少車輛排放。
[0007]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:
[0008]—種醇氫電動公共汽車，其特征在于，所述公共汽車包括:車身、甲醇制氫系統、氫氣發電系統、電動發動機，甲醇制氫系統、氫氣發電系統、電動發動機設置于車身內，甲醇制氫系統、氫氣發電系統、電動發動機依次連接；
[0009]所述甲醇制氫系統包括制氫子系統、氣壓調節子系統、收集利用子系統，制氫子系統、氣壓調節子系統、氫氣發電系統、收集利用子系統依次連接；
[0010]所述制氫子系統利用甲醇水制備氫氣，所述制氫子系統包括固態氫氣儲存容器、儲存容器、原料輸送裝置、快速啟動裝置、制氫設備、膜分離裝置；
[0011]所述儲存容器設置于車身的后部;儲存容器內設有隔板，隔板的一側設置反應液體，另一側設置氫氣發電系統釋放、而后被壓縮的液態或固態的二氧化碳;隔板連接有推動機構，在儲存容器內的液體減少或二氧化碳增加達到設定條件時，推動機構驅動隔板動作，減少反應液體的容積，增加二氧化碳的容積；
[0012]所述制氫設備包括換熱器、氣化室、重整室;膜分離裝置設置于分離室內，分離室設置于重整室的里面;所述固態氫氣儲存容器、儲存容器分別與制氫設備連接;儲存容器中儲存有液態的甲醇和水；
[0013]所述快速啟動裝置為制氫設備提供啟動能源;所述快速啟動裝置包括第一啟動裝置、第二啟動裝置;所述第一啟動裝置包括第一加熱機構、第一氣化管路，第一氣化管路的內徑為I?2mm，第一氣化管路緊密地纏繞于第一加熱機構上;所述第一氣化管路的一端連接儲存容器，通過原料輸送裝置將甲醇送入第一氣化管路中；第一氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過點火機構點火燃燒;或者，第一氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達到自燃點，甲醇從第一氣化管路輸出后直接自燃;所述第二啟動裝置包括第二氣化管路，第二氣化管路的主體設置于所述重整室內，第一氣化管路或/和第二氣化管路輸出的甲醇為重整室加熱的同時加熱第二氣化管路，將第二氣化管路中的甲醇氣化;所述重整室內壁設有加熱管路，加熱管路內放有催化劑;所述快速啟動裝置通過加熱所述加熱管路為重整室加熱;所述制氫系統啟動后，制氫系統通過制氫設備制得的氫氣提供運行所需的能源；
[0014]所述快速啟動裝置的初始啟動能源為若干太陽能啟動模塊，太陽能啟動模塊包括依次連接的太陽能電池板、太陽能電能轉換電路、太陽能電池;太陽能啟動模塊為第一加熱機構提供電能;或者，所述快速啟動裝置的初始啟動能源為手動發電機，手動發電機將發出的電能存儲于電池中；
[0015]所述催化劑包括Pt的氧化物、Pd的氧化物、Cu的氧化物、Fe的氧化物、Zn的氧化物、稀土金屬氧化物、過渡金屬氧化物;其中，貴金屬Pt含量占催化劑總質量的0.6%?1.8%，Pd含量占催化劑總質量的1.1 %?4 %，Cu的氧化物占催化劑總質量的6 %?12 %，Fe的氧化物占催化劑總質量的3%?8%，Zn的氧化物占催化劑總質量的8%?20%，稀土金屬氧化物占催化劑總質量的6%?40%，其余為過渡金屬氧化物；
[0016]或者，所述催化劑為銅基催化劑，包括物質及其質量份數為:3-17份的CuO，3-18份的 ZnO，0.5-3 份的 ZrO，55-80份的 Al2O3，1-3 份的 CeO2，1-3 份的 La2O3 ；
[0017]所述固態氫氣儲存容器中儲存固態氫氣，當制氫系統啟動時，通過氣化模塊將固態氫氣轉換為氣態氫氣，氣態氫氣通過燃燒放熱，為制氫設備提供啟動熱能，作為制氫設備的啟動能源；
[0018]所述儲存容器中的甲醇和水通過原料輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進入氣化室氣化;氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進入重整室，重整室內設有催化劑，重整室下部及中部溫度為300 °C?420 °C;所述重整室上部的溫度為400 °C?570 °C;重整室與分離室通過連接管路連接，連接管路的全部或部分設置于重整室的上部，能通過重整室上部的高溫繼續加熱從重整室輸出的氣體;所述連接管路作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近;所述分離室內的溫度設定為350°C?5700C ;分離室內設有膜分離器，從膜分離器的產氣端得到氫氣；
[0019]所述原料輸送裝置提供動力，將儲存容器中的原料輸送至制氫設備;所述原料輸送裝置向原料提供0.15?5MPa的壓強，使得制氫設備制得的氫氣具有足夠的壓強；
[0020]所述制氫設備啟動制氫后，制氫設備制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持制氫設備運行；
[0021 ]所述制氫設備制得的氫氣輸送至膜分離裝置進行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內外壓強之差大于等于0.7MPa;所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質量百分比鈀占75%?78%，銀占22%?25% ；
[0022]所述制氫子系統將制得的氫氣通過傳輸管路實時傳輸至氫氣發電系統;所述傳輸管路設有氣壓調節子系統，用于調整傳輸管路中的氣壓;所述氫氣發電系統利用制氫子系統制得的氫氣發電；
[0023]所述氣壓調節子系統包括微處理器、氣體壓力傳感器、閥門控制器、出氣閥、出氣管路;所述氣體壓力傳感器設置于傳輸管路中，用以感應傳輸管路中的氣壓數據，并將感應的氣壓數據發送至微處理器;所述微處理器將從氣體壓力傳感器接收的該氣壓數據與設定閾值區間進行比對；當接收到的壓力數據高于設定閾值區間的最大值，微處理器控制閥門控制器打開出氣閥設定時間，使得傳輸管路中氣壓處于設定范圍，同時出氣管路的一端連接出氣閥，另一端連接所述制氫子系統，通過燃燒為制氫子系統的需加熱設備進行加熱；當接收到的壓力數據低于設定閾值區間的最小值，微處理器控制所述制氫子系統加快原料的輸送速度；
[0024]所述收集利用子系統連接氫氣發電系統的排氣通道出口，從排出的氣體中分別收集氫氣、氧氣、水，利用收集到的氫氣、氧氣供制氫子系統或/和氫氣發電系統使用，收集到的水作為制氫子系統的原料，從而循環使用；
[0025]所述收集利用子系統包括氫氧分離器、氫水分離器、氫氣止回閥、氧水分離器、氧氣止回閥，將氫氣與氧氣分離，而后分別將氫氣與水分離、氧氣與水分離；
[0026]所述氫氣發電系統包括燃料電池，燃料電池包括若干子燃料電池模塊，各個子燃料電池模塊包括至少一個超級電容；
[0027]所述汽車還包括第二電動發動機、能量存儲單元、動能轉換單元，動能轉換單元、能量存儲單元、第二電動發動機依次連接;所述動能轉換單元將汽車剎車制動的能量轉換為電能存儲于能量存儲單元內，為第二電動發動機提供電能；
[0028]所述第二電動發動機還連接氫氣發電系統，由氫氣發電系統為第二電動發動機提供能源；
[0029]所述汽車還包括道路環境感應模塊、分配數據庫、氫氣分配模塊;氫氣分配模塊分別與道路環境感應模塊、分配數據庫連接，根據道路環境感應模塊感應的數據以及分配數據庫中的數據為各電動發動機分配對應的氫氣；
[0030]所述道路環境感應模塊用以感應道路擁堵信息、地面平整度信息；道路擁堵信息根據汽車實時速度，加速、減速頻率，以及停車時間確定;地面平整度信息根據汽車底盤上設置的傾角傳感器確定；
[0031]所述分配數據庫中存儲若干數據表，數據表中記錄各個道路擁堵信息、地面平整度信息對應的為電動發動機、第二電動發動機分配氫氣的數據；電動發動機、第二電動發動機中一個用于驅動后輪或/和前輪，另一個用于驅動前輪或/和后輪；
[0032]所述制氫設備還包括電能估算模塊、氫氣制備檢測模塊、電能存儲模塊;所述電能估算模塊用以估算氫氣發電裝置實時發出的電能是否能滿足重整、分離時需要消耗的電能;如果滿足，則關閉快速啟動裝置；
[0033]氫氣制備檢測模塊用來檢測制氫設備實時制備的氫氣是否穩定;若制氫設備制備的氫氣不穩定，則控制快速啟動裝置再次啟動，并將得到的電能部分存儲于電能存儲模塊，當電能不足以提供制氫設備的消耗時使用；
[0034]所述氫氣發電裝置為燃料電池系統，燃料電池系統包括:氣體供給裝置、電堆;所述氣體供給裝置利用壓縮的氣體作為動力，自動輸送至電堆中；
[0035]所述燃料電池系統還包括空氣進氣管路、出氣管路;所述壓縮的氣體主要為氧氣；空氣與氧氣在混合容器混合后進入電堆；
[0036]所述燃料電池系統還包括氣體調節系統;所述氣體調節系統包括閥門調節控制裝置，以及氧氣含量傳感器或/和壓縮氣體壓縮比傳感器；
[0037]所述氧氣含量傳感器用以感應混合容器中混合的空氣與氧氣中氧氣的含量，并將感應到的數據發送至閥門調節控制裝置；
[0038]所述壓縮氣體壓縮比傳感器用以感應壓縮氧氣的壓縮比，并將感應到的數據發送至閥門調節控制裝置；
[0039]所述閥門調節控制裝置根據氧氣含量傳感器或/和壓縮氣體壓縮比傳感器的感應結果調節氧氣輸送閥門、空氣輸送閥門，控制壓縮氧氣、空氣的輸送比例;壓縮氧氣進入混合容器后產生的動力將混合氣體推送至電堆反應；
[0040]所述燃料電池系統還包括濕化系統，濕化系統包括濕度交換容器、濕度交換管路，濕度交換管路為空氣進氣管路的一部分;所述反應后氣體出氣管路輸送至濕度交換容器，
[0041]所述濕度交換管路的材料只透水不透氣，使得反應后氣體與自然空氣進行濕度交換，而氣體之間無法流通。
[0042]—種醇氫電動公共汽車，所述公共汽車包括:車身、甲醇制氫系統、氫氣發電系統、電動發動機，甲醇制氫系統、氫氣發電系統、電動發動機設置于車身，甲醇制氫系統、氫氣發電系統、電動發動機依次連接；
[0043]所述甲醇制氫系統包括制氫子系統，所述制氫子系統包括制氫設備、膜分離裝置；所述制氫設備包括換熱器、氣化室、重整室;膜分離裝置設置于分離室內；
[0044]所述甲醇制氫系統包括儲存容器，儲存容器設有隔離機構、隔離機構調節單元，隔離機構將儲存容器分為至少兩個區域，隔離機構調節單元調節隔離機構在儲存容器內的位置，調節各個區域的大小。
[0045]所述甲醇制氫系統利用甲醇水蒸氣重整制備氫氣，氫氣通過鍍有鈀銀合金的膜分離裝置獲得高純度的氫氣，獲取的氫氣通過氫氣發電系統發電，發出的電能供電動發動機工作。
[0046]作為本實用新型的一種優選方案，所述隔離機構的一側設置反應液體，另一側設置氫氣發電系統釋放、而后被壓縮的液態或固態的二氧化碳;隔板連接有推動機構，在儲存容器內的液體減少或二氧化碳增加達到設定條件時，推動機構驅動隔離機構動作，減少存儲反應液體區域的容積，增加存儲二氧化碳區域的容積。
[0047]作為本實用新型的一種優選方案，所述甲醇制氫系統包括制氫子系統，制氫子系統利用甲醇水制備氫氣，所述制氫子系統包括儲存容器、制氫設備、膜分離裝置；
[0048]所述儲存容器設置于車身的后部;儲存容器內設有隔板，隔板的一側設置反應液體，另一側設置氫氣發電系統釋放、而后被壓縮的液態或固態的二氧化碳;隔板連接有推動機構，在儲存容器內的液體減少或二氧化碳增加達到設定條件時，推動機構驅動隔板動作，減少反應液體的容積，增加二氧化碳的容積。
[0049]作為本實用新型的一種優選方案，所述甲醇制氫系統包括制氫子系統、氣壓調節子系統、收集利用子系統，制氫子系統、氣壓調節子系統、氫氣發電系統、收集利用子系統依次連接；
[0050]所述制氫子系統利用甲醇水制備氫氣，所述制氫子系統包括固態氫氣儲存容器、儲存容器、原料輸送裝置、快速啟動裝置、制氫設備、膜分離裝置；
[0051 ]所述制氫設備包括換熱器、氣化室、重整室;膜分離裝置設置于分離室內，分離室設置于重整室的里面;所述固態氫氣儲存容器、儲存容器分別與制氫設備連接;儲存容器中儲存有液態的甲醇和水；
[0052]所述快速啟動裝置為制氫設備提供啟動能源;所述快速啟動裝置包括第一啟動裝置、第二啟動裝置;所述第一啟動裝置包括第一加熱機構、第一氣化管路，第一氣化管路的內徑為I?2mm，第一氣化管路緊密地纏繞于第一加熱機構上;所述第一氣化管路的一端連接儲存容器，通過原料輸送裝置將甲醇送入第一氣化管路中；第一氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過點火機構點火燃燒;或者，第一氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達到自燃點，甲醇從第一氣化管路輸出后直接自燃;所述第二啟動裝置包括第二氣化管路，第二氣化管路的主體設置于所述重整室內，第一氣化管路或/和第二氣化管路輸出的甲醇為重整室加熱的同時加熱第二氣化管路，將第二氣化管路中的甲醇氣化;所述重整室內壁設有加熱管路，加熱管路內放有催化劑;所述快速啟動裝置通過加熱所述加熱管路為重整室加熱;所述制氫系統啟動后，制氫系統通過制氫設備制得的氫氣提供運行所需的能源；
[0053]所述固態氫氣儲存容器中儲存固態氫氣，當制氫系統啟動時，通過氣化模塊將固態氫氣轉換為氣態氫氣，氣態氫氣通過燃燒放熱，為制氫設備提供啟動熱能，作為制氫設備的啟動能源；
[0054]所述儲存容器中的甲醇和水通過原料輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進入氣化室氣化;氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進入重整室，重整室內設有催化劑，重整室下部及中部溫度為300 °C?420 °C;所述重整室上部的溫度為400 °C?570 °C;重整室與分離室通過連接管路連接，連接管路的全部或部分設置于重整室的上部，能通過重整室上部的高溫繼續加熱從重整室輸出的氣體;所述連接管路作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近;所述分離室內的溫度設定為350°C?5700C ;分離室內設有膜分離器，從膜分離器的產氣端得到氫氣；
[0055]所述原料輸送裝置提供動力，將儲存容器中的原料輸送至制氫設備;所述原料輸送裝置向原料提供0.15?5MPa的壓強，使得制氫設備制得的氫氣具有足夠的壓強；
[0056]所述制氫設備啟動制氫后，制氫設備制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持制氫設備運行；
[0057]所述制氫設備制得的氫氣輸送至膜分離裝置進行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內外壓強之差大于等于0.7MPa;所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質量百分比鈀占75%?78%，銀占22%?25% ；
[0058]所述制氫子系統將制得的氫氣通過傳輸管路實時傳輸至氫氣發電系統;所述傳輸管路設有氣壓調節子系統，用于調整傳輸管路中的氣壓;所述氫氣發電系統利用制氫子系統制得的氫氣發電；
[0059]所述氣壓調節子系統包括微處理器、氣體壓力傳感器、閥門控制器、出氣閥、出氣管路;所述氣體壓力傳感器設置于傳輸管路中，用以感應傳輸管路中的氣壓數據，并將感應的氣壓數據發送至微處理器;所述微處理器將從氣體壓力傳感器接收的該氣壓數據與設定閾值區間進行比對；當接收到的壓力數據高于設定閾值區間的最大值，微處理器控制閥門控制器打開出氣閥設定時間，使得傳輸管路中氣壓處于設定范圍，同時出氣管路的一端連接出氣閥，另一端連接所述制氫子系統，通過燃燒為制氫子系統的需加熱設備進行加熱；當接收到的壓力數據低于設定閾值區間的最小值，微處理器控制所述制氫子系統加快原料的輸送速度；
[0060]所述收集利用子系統連接氫氣發電系統的排氣通道出口，從排出的氣體中分別收集氫氣、氧氣、水，利用收集到的氫氣、氧氣供制氫子系統或/和氫氣發電系統使用，收集到的水作為制氫子系統的原料，從而循環使用；
[0061]所述收集利用子系統包括氫氧分離器、氫水分離器、氫氣止回閥、氧水分離器、氧氣止回閥，將氫氣與氧氣分離，而后分別將氫氣與水分離、氧氣與水分離。
[0062]作為本實用新型的一種優選方案，所述快速啟動裝置的初始啟動能源為若干太陽能啟動t吳塊，太陽能啟動t吳塊包括依次連接的太陽能電池板、太陽能電能轉換電路、太陽能電池;太陽能啟動模塊為第一加熱機構提供電能;或者，所述快速啟動裝置的初始啟動能源為手動發電機，手動發電機將發出的電能存儲于電池中。
[0063]作為本實用新型的一種優選方案，所述催化劑包括Pt的氧化物、Pd的氧化物、Cu的氧化物、Fe的氧化物、Zn的氧化物、稀土金屬氧化物、過渡金屬氧化物;其中，貴金屬Pt含量占催化劑總質量的0.6 %?1.8 %，Pd含量占催化劑總質量的1.1 %?4 %，Cu的氧化物占催化劑總質量的6 %?12 %，Fe的氧化物占催化劑總質量的3 %?8 %，Zn的氧化物占催化劑總質量的8%?20%，稀土金屬氧化物占催化劑總質量的6%?40%，其余為過渡金屬氧化物；
[0064]或者，所述催化劑為銅基催化劑，包括物質及其質量份數為:2-20份的CuO，2_20份的 ZnO，0.1-5 份的 ZrO，45-95份的 Al2O3，0-5 份的 CeO2，0-5 份的 La2O3。
[0065]作為本實用新型的一種優選方案，所述汽車還包括第二電動發動機、能量存儲單元、動能轉換單元，動能轉換單元、能量存儲單元、第二電動發動機依次連接；
[0066]所述動能轉換單元將汽車剎車制動的能量轉換為電能存儲于能量存儲單元內，為第二電動發動機提供電能；
[0067]所述第二電動發動機還連接氫氣發電系統，由氫氣發電系統為第二電動發動機提供能源。
[0068]作為本實用新型的一種優選方案，所述汽車還包括道路環境感應模塊、分配數據庫、氫氣分配模塊;氫氣分配模塊分別與道路環境感應模塊、分配數據庫連接，根據道路環境感應模塊感應的數據以及分配數據庫中的數據為各電動發動機分配對應的氫氣；
[0069]所述道路環境感應模塊用以感應道路擁堵信息、地面平整度信息；道路擁堵信息根據汽車實時速度，加速、減速頻率，以及停車時間確定;地面平整度信息根據汽車底盤上設置的傾角傳感器確定；
[0070]所述分配數據庫中存儲若干數據表，數據表中記錄各個道路擁堵信息、地面平整度信息對應的為電動發動機、第二電動發動機分配氫氣的數據；電動發動機、第二電動發動機中一個用于驅動后輪或/和前輪，另一個用于驅動前輪或/和后輪。
[0071]作為本實用新型的一種優選方案，所述制氫設備還包括電能估算模塊、氫氣制備檢測模塊、電能存儲模塊;所述電能估算模塊用以估算氫氣發電裝置實時發出的電能是否能滿足重整、分離時需要消耗的電能;如果滿足，則關閉快速啟動裝置；
[0072]氫氣制備檢測模塊用來檢測制氫設備實時制備的氫氣是否穩定;若制氫設備制備的氫氣不穩定，則控制快速啟動裝置再次啟動，并將得到的電能部分存儲于電能存儲模塊，當電能不足以提供制氫設備的消耗時使用。
[0073]作為本實用新型的一種優選方案，所述氫氣發電裝置為燃料電池系統，燃料電池系統包括:氣體供給裝置、電堆;所述氣體供給裝置利用壓縮的氣體作為動力，自動輸送至電堆中；
[0074]所述燃料電池系統還包括空氣進氣管路、出氣管路;所述壓縮的氣體主要為氧氣；空氣與氧氣在混合容器混合后進入電堆；
[0075]所述燃料電池系統還包括氣體調節系統;所述氣體調節系統包括閥門調節控制裝置，以及氧氣含量傳感器或/和壓縮氣體壓縮比傳感器；
[0076]所述氧氣含量傳感器用以感應混合容器中混合的空氣與氧氣中氧氣的含量，并將感應到的數據發送至閥門調節控制裝置；
[0077]所述壓縮氣體壓縮比傳感器用以感應壓縮氧氣的壓縮比，并將感應到的數據發送至閥門調節控制裝置；
[0078]所述閥門調節控制裝置根據氧氣含量傳感器或/和壓縮氣體壓縮比傳感器的感應結果調節氧氣輸送閥門、空氣輸送閥門，控制壓縮氧氣、空氣的輸送比例;壓縮氧氣進入混合容器后產生的動力將混合氣體推送至電堆反應；
[0079]所述燃料電池系統還包括濕化系統，濕化系統包括濕度交換容器、濕度交換管路，濕度交換管路為空氣進氣管路的一部分;所述反應后氣體出氣管路輸送至濕度交換容器，
[0080]所述濕度交換管路的材料只透水不透氣，使得反應后氣體與自然空氣進行濕度交換，而氣體之間無法流通。
[0081]本實用新型的有益效果在于:本實用新型提出的醇氫電動公共汽車，可利用甲醇作為汽車的能源，解決能源危機，減少車輛排放。
[0082]本實用新型制氫裝置體積小，利用特有的催化劑配方及鈀膜提純，制備的氫氣快速、穩定、純度高，可以為汽車提供穩定的輸入能源。
【附圖說明】
[0083]圖1為本實用新型醇氫電動公共汽車的組成示意圖。
[0084]圖2為本實用新型制氫系統、發電系統的組成示意圖。
[0085]圖3為收集利用子系統的工作示意圖。
[0086]圖4為本實用新型制氫系統、發電系統的另一組成示意圖。
[0087]圖5為制氫子系統的組成示意圖。
[0088]圖6為制氫子系統的另一組成示意圖。
[0089]圖7為第一啟動裝置的結構示意圖。
[0090]圖8為儲存容器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0091]下面結合附圖詳細說明本實用新型的優選實施例。
[0092]實施例一
[0093]請參閱圖1，本實用新型揭示了一種醇氫電動公共汽車，所述電動汽車包括:車身、甲醇制氫系統、氫氣發電系統、電動發動機，甲醇制氫系統、氫氣發電系統、電動發動機設置于車身內；甲醇制氫系統、氫氣發電系統、電動發動機依次連接。所述甲醇制氫系統利用甲醇水蒸氣重整制備氫氣，氫氣通過鍍有鈀銀合金的膜分離裝置獲得高純度的氫氣，獲取的氫氣通過氫氣發電系統發電，發出的電能供電動發動機工作。
[0094]本實施例中，請參閱圖2，甲醇制氫系統為小型便攜式制氫設備，包括:儲存容器10、原料輸送裝置50、快速啟動裝置40、制氫裝置20、膜分離裝置30、氫氣輸送管路60。
[0095]本實施例中，請參閱圖8，所述儲存容器設置于車身的后部;儲存容器10包括一容器本體101，容器本體101內設有隔板102，隔板102的一側設置反應液體，另一側設置氫氣發電系統釋放、而后被壓縮的液態或固態的二氧化碳。隔板102連接有推動機構，在儲存容器內的液體減少或二氧化碳增加達到設定條件時，推動機構驅動隔板動作，減少反應液體的容積，增加二氧化碳的容積。推動機構可以設置于容器本體101內，也可以設置于容器本體101外，隔板102的兩端可以設置滑槽，便于隔板滑動。
[0096]如圖3所示，所述快速啟動裝置40包括殼體41、加熱機構42、氣化管路43，氣化管路43的內徑為I?2mm，氣化管路43纏繞于加熱機構42上;所述加熱機構可以為電加熱棒，利用交流電或蓄電池、干電池即可。
[0097]所述氣化管路43的一端連接儲存容器10，將甲醇送入氣化管路43中；氣化管路43的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過點火機構點火燃燒;或者，氣化管路43的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達到自燃點，甲醇從氣化管路43輸出后直接自燃;所述快速啟動裝置40為制氫裝置(或者說整個制氫設備)提供啟動能源。
[0098]請參閱圖4，為了提高制氫裝置的加熱速度，在所述制氫裝置20的重整室內壁設有加熱管路21，加熱管路21內放有催化劑(如可以將加熱溫度控制在380°C?480°C);所述快速啟動裝置40通過加熱所述加熱管路21為重整室加熱，可以提高加熱效率。
[0099]如圖2所示，制氫裝置20還可以設置第二啟動裝置70，所述第二啟動裝置70包括第二氣化管路，第二氣化管路的主體設置于重整室內，第二氣化管路為重整室加熱(還可以為制氫設備其他單元加熱)。第一氣化管路或/和第二氣化管路輸出的甲醇為重整室加熱的同時加熱第二氣化管路，將第二氣化管路中的甲醇氣化。當第二啟動裝置可以持續制得氣化的甲醇后設定時間，可以關閉上述快速啟動裝置，從而進一步減少對電能等外部能源的依
A+-.與巨O
[0100]除此之外，所述制氫裝置20包括換熱器、氣化室、重整室；膜分離裝置設置于分離室內，分離室設置于重整室內的上部。所述儲存容器與制氫裝置連接;儲存容器中儲存有液態的甲醇和水。
[0101]所述儲存容器中的甲醇和水通過原料輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進入氣化室氣化;氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進入重整室，重整室內設有催化劑，重整室下部及中部溫度為300°c?420°C。所述重整室上部的溫度為400°C?570°C;重整室與分離室通過連接管路連接，連接管路的全部或部分設置于重整室的上部，能通過重整室上部的高溫繼續加熱從重整室輸出的氣體;所述連接管路作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近。所述分離室內的溫度設定為350°C?5700C ;分離室內設有膜分離器，從膜分離器的產氣端得到氫氣。通過上述改進，可以分別保證重整室內催化劑的低溫要求，以及分離室的高溫要求，進而提高氫氣制備效率；同時，本實用新型的預熱方式(將分離室設置于重整室內的上部)非常便捷。
[0102]所述催化劑包括Pt的氧化物、Pd的氧化物、Cu的氧化物、Fe的氧化物、Zn的氧化物、稀土金屬氧化物、過渡金屬氧化物;其中，貴金屬Pt含量占催化劑總質量的0.6%?1.8%，Pd含量占催化劑總質量的1.1 %?4 %，Cu的氧化物占催化劑總質量的6 %?12 %，Fe的氧化物占催化劑總質量的3%?8%，Zn的氧化物占催化劑總質量的8%?20%，稀土金屬氧化物占催化劑總質量的6%?40%，其余為過渡金屬氧化物；
[0103]或者，所述催化劑為銅基催化劑，包括物質及其質量份數為:3-17份的Cu0，3_18份的 ZnO，0.5-3 份的 ZrO，55-80份的 Al2O3，1-3 份的 CeO2，1-3 份的 La2O3。
[0104]此外，所述原料輸送裝置提供動力，將儲存容器中的原料輸送至制氫裝置;所述原料輸送裝置向原料提供0.15?5MPa的壓強，使得制氫裝置制得的氫氣具有足夠的壓強。所述制氫裝置制得的氫氣輸送至膜分離裝置進行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內外壓強之差大于等于0.7MPa。通過該改進，使得制氫裝置制得的氫氣具有足夠的壓強，可提高制氫效率及制得氫氣的純度。
[0105]所述制氫設備啟動后，制氫設備通過制氫裝置制得的氫氣提供運行所需的能源；此時，可以關閉快速啟動裝置。由于制氫裝置制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持制氫設備運行，從而可以減少對外部能源的依靠，自適應能力強。
[0106]此外，請參閱圖5、圖6，所述氫氣輸送管路60設有彈簧安全閥61，彈簧安全閥61包括閥主體、彈簧機構、彈起端;所述原料輸送裝置50包括輸送栗，彈起端靠近輸送栗的開關設置(當然原料輸送裝置50也可以為其他動力裝置)，在彈起端彈起時能斷開原料輸送裝置的開關。通過在氫氣輸送管路設置機械安全閥，在氣壓達到設定值時機械安全閥打開，并能控制原料輸送裝置停止輸送原料。從而可以提高設備運行的安全性，防止氫氣泄露及爆炸。
[0107]具體地，本實施例中，所述輸送栗的開關包括接觸段62及三個端口，三個端口分別為第一端口 63、第二端口 64、第三端口 65。所述接觸段62的一端可旋轉地設置于第一端口63，第一端口 63連接輸送栗;接觸段62的另一端能接觸第二端口 64或第三端口 65。
[0108]所述第二端口64連接電源，第一端口 63連接第二端口 64時，能控制輸送栗工作。所述第三端口 65連接報警發送裝置，當第一端口連接第三端口 65時，能控制輸送栗不工作，同時報警發送裝置發送報警信息(如通過短信的方式)至對應的服務器或客戶端，可以通知相應人員。
[0109]所述氫氣發電裝置連接制氫設備，將發出的部分直流電輸送至制氫設備；制氫設備通過自己制得的直流電帶動電磁加熱裝置為重整室、分離室加熱；同時，還將發出的直流電輸送至系統的深層海水抽取設備、海水提純裝置、氧氣輸送設備、水生成設備，供這些設備運行，同時還供氫氣發電裝置自身運行。
[0110]所述制氫設備包括電磁加熱裝置；電磁加熱裝置包括形成重整室的重整缸體、形成分離室的分離缸體，設置于重整缸體外的第一加熱線圈，分離缸體外的第二加熱線圈，重整缸體、分離缸體內的溫度傳感器、壓力傳感器，以及電磁控制器；電磁控制器根據溫度傳感器、壓力傳感器感應到的數據控制第一加熱線圈、第二加熱線圈的電流，能使重整室、分離室瞬間達到設定溫度。
[0111]所述制氫設備還包括電能估算模塊、氫氣制備檢測模塊、電能存儲模塊;所述電能估算模塊用以估算氫氣發電裝置實時發出的電能是否能滿足重整、分離時需要消耗的電能;如果滿足，則關閉快速啟動裝置。
[0112]氫氣制備檢測模塊用來檢測制氫設備實時制備的氫氣是否穩定;若制氫設備制備的氫氣不穩定，則控制快速啟動裝置再次啟動，并將得到的電能部分存儲于電能存儲模塊，當電能不足以提供制氫設備的消耗時使用。
[0113]請參閱圖7，本實施例中，所述氫氣發電裝置200為燃料電池系統，燃料電池系統包括:氣體供給裝置、電堆201;所述氣體供給裝置利用壓縮的氣體作為動力，自動輸送至電堆201 中。
[0114]本實施例中，氣體供給裝置為壓縮氣體供給裝置202，所述壓縮氣體輸送至一混合容器203后進入電堆201，混合容器203的一端連接空氣;壓縮氣體進入混合容器203后產生的動力將自然空氣按設定比例吸進電堆反應，調節氧氣含量。
[0115]所述燃料電池系統還包括空氣進氣管路、出氣管路，空氣進氣管路、出氣管路均經過濕化系統204。所述壓縮的氣體主要為氧氣(也可以為空氣)；自然空氣與壓縮氧氣在混合容器混合后進入電堆201。
[0116]所述燃料電池系統還包括氣體調節系統，氣體調節系統設置于混合容器203內；所述氣體調節系統包括閥門調節控制裝置，以及氧氣含量傳感器或/和壓縮氣體壓縮比傳感器。
[0117]所述氧氣含量傳感器用以感應混合容器中混合的空氣與氧氣中氧氣的含量，并將感應到的數據發送至閥門調節控制裝置。
[0118]所述壓縮氣體壓縮比傳感器用以感應壓縮氧氣的壓縮比，并將感應到的數據發送至閥門調節控制裝置。
[0119]所述閥門調節控制裝置根據氧氣含量傳感器或/和壓縮氣體壓縮比傳感器的感應結果調節氧氣輸送閥門、空氣輸送閥門，控制壓縮氧氣、自然空氣的輸送比例(如自然空氣比例可以為0-70%);壓縮氧氣進入混合容器后產生的動力將混合氣體推送至電堆反應，利用自然空氣做稀釋減壓。
[0120]所述濕化系統204包括濕度交換容器、濕度交換管路，濕度交換管路為空氣進氣管路的一部分;所述反應后氣體出氣管路輸送至濕度交換容器。
[0121 ]所述濕度交換管路的材料只透水不透氣，使得反應后氣體與自然空氣進行濕度交換，而氣體之間無法流通。濕度交換管路在濕度交換容器中螺旋設置，可以充分進行濕度交換。
[0122]此外，所述汽車還可以包括第二電動發動機、能量存儲單元、動能轉換單元，動能轉換單元、能量存儲單元、第二電動發動機依次連接;所述動能轉換單元將汽車剎車制動的能量轉換為電能存儲于能量存儲單元內，為第二電動發動機提供電能。所述第二電動發動機還連接氫氣發電系統，由氫氣發電系統為第二電動發動機提供能源。如此可以將剎車制動消耗的能量存儲為電能，從而有效節約能源。
[0123]同時，所述汽車還包括道路環境感應模塊、分配數據庫、氫氣分配模塊;氫氣分配模塊分別與道路環境感應模塊、分配數據庫連接，根據道路環境感應模塊感應的數據以及分配數據庫中的數據為各電動發動機分配對應的氫氣。
[0124]所述道路環境感應模塊用以感應道路擁堵信息、地面平整度信息；道路擁堵信息根據汽車實時速度，加速、減速頻率，以及停車時間確定;地面平整度信息根據汽車底盤上設置的傾角傳感器確定。
[0125]所述分配數據庫中存儲若干數據表，數據表中記錄各個道路擁堵信息、地面平整度信息對應的為電動發動機、第二電動發動機分配氫氣的數據(該數據能根據環境信息對兩個電動發動機分配不同的動力，提高效率)；電動發動機、第二電動發動機中一個用于驅動后輪或/和前輪(如后輪)，另一個用于驅動前輪或/和后輪(如前輪及后輪)。如此，可以更加有效地對汽車分配動能，提高效率，節省能源。
[0126]實施例二
[0127]本實施例與實施例一的區別在于，本實施例中，所述公共汽車還包括氣壓調節子系統、收集利用子系統。
[0128]所述氣壓調節子系統包括微處理器、氣體壓力傳感器、閥門控制器、出氣閥、出氣管路;所述氣體壓力傳感器設置于傳輸管路中，用以感應傳輸管路中的氣壓數據，并將感應的氣壓數據發送至微處理器;所述微處理器將從氣體壓力傳感器接收的該氣壓數據與設定閾值區間進行比對；當接收到的壓力數據高于設定閾值區間的最大值，微處理器控制閥門控制器打開出氣閥設定時間，使得傳輸管路中氣壓處于設定范圍，同時出氣管路的一端連接出氣閥，另一端連接所述制氫子系統，通過燃燒為制氫子系統的需加熱設備進行加熱；當接收到的壓力數據低于設定閾值區間的最小值，微處理器控制所述制氫子系統加快原料的輸送速度。
[0129]所述收集利用子系統連接氫氣發電系統的排氣通道出口，從排出的氣體中分別收集氫氣、氧氣、水，利用收集到的氫氣、氧氣供制氫子系統或/和氫氣發電系統使用，收集到的水作為制氫子系統的原料，從而循環使用。所述收集利用子系統包括氫氧分離器、氫水分離器、氫氣止回閥、氧水分離器、氧氣止回閥，將氫氣與氧氣分離，而后分別將氫氣與水分離、氧氣與水分離。
[0130]實施例三
[0131 ] 一種醇氫電動公共汽車，所述公共汽車包括:公共汽車車身、甲醇制氫系統、氫氣發電系統、電動發動機，甲醇制氫系統、氫氣發電系統、電動發動機設置于公共汽車車身內，甲醇制氫系統、氫氣發電系統、電動發動機依次連接;所述甲醇制氫系統利用甲醇水蒸氣重整制備氫氣，氫氣通過鍍有鈀銀合金的膜分離裝置獲得高純度的氫氣，獲取的氫氣通過氫氣發電系統發電，發出的電能供電動發動機工作。
[0132]所述甲醇制氫系統包括儲存容器，儲存容器設有隔離機構、隔離機構調節單元，隔離機構將儲存容器分為至少兩個區域，隔離機構調節單元調節隔離機構在儲存容器內的位置，調節各個區域的大小。
[0133]優選地，所述隔離機構的一側設置反應液體，另一側設置氫氣發電系統釋放、而后被壓縮的液態或固態的二氧化碳；隔板連接有推動機構，在儲存容器內的液體減少或二氧化碳增加達到設定條件時，推動機構驅動隔離機構動作，減少存儲反應液體區域的容積，增加存儲二氧化碳區域的容積。
[0134]所述儲存容器包括:容器、設置于容器內的間隔機構、與間隔機構連接的驅動機構、控制模塊、感應模塊。
[0135]所述間隔機構將容器至少分為兩個空間;兩個空間中，一個放置反應液體，另一側設置氫氣發電系統釋放、而后被壓縮的液態或固態的二氧化碳;控制模塊分別連接驅動機構、感應模塊。
[0136]所述感應模塊用以感應容器內反應液體的量，或者/并且感應氫氣發電系統釋放、而后被壓縮的液態或固態的二氧化碳的量;并將感應數據發送至控制模塊。
[0137]所述控制模塊根據感應模塊感應的數據控制驅動機構對間隔機構的動作;在液體儲存容器內的液體減少或二氧化碳增加達到設定條件時，推動機構驅動隔板動作，減少反應液體的容積，增加二氧化碳的容積。
[0138]綜上所述，本實用新型提出的醇氫電動公共汽車，可利用甲醇作為汽車的能源，解決能源危機，減少、甚至避免車輛尾氣排放，還可以將二氧化碳收集起來，作為后續制備甲醇的原料，使得能源循環使用。本實用新型制氫裝置體積小，利用特有的催化劑配方及鈀膜提純，制備的氫氣快速、穩定、純度高，可以為汽車提供穩定的輸入能源。
[0139]這里本實用新型的描述和應用是說明性的，并非想將本實用新型的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領域的普通技術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本實用新型的精神或本質特征的情況下，本實用新型可以以其它形式、結構、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現。在不脫離本實用新型范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變。
【主權項】
1.一種醇氫電動公共汽車，其特征在于，所述公共汽車包括:公共汽車車身、甲醇制氫系統、氫氣發電系統、電動發動機，甲醇制氫系統、氫氣發電系統、電動發動機設置于公共汽車車身，甲醇制氫系統、氫氣發電系統、電動發動機依次連接； 所述甲醇制氫系統包括制氫子系統，所述制氫子系統包括制氫設備、膜分離裝置;所述制氫設備包括換熱器、氣化室、重整室;膜分離裝置設置于分離室內； 所述甲醇制氫系統包括儲存容器，儲存容器設有隔離機構、隔離機構調節單元，隔離機構將儲存容器分為至少兩個區域，隔離機構調節單元調節隔離機構在儲存容器內的位置，調節各個區域的大小； 所述隔離機構的一側設置反應液體，另一側設置氫氣發電系統釋放、而后被壓縮的液態或固態的二氧化碳;隔離機構連接有推動機構，由推動機構推動隔離機構的動作。2.根據權利要求1所述的醇氫電動公共汽車，其特征在于: 所述甲醇制氫系統包括制氫子系統，制氫子系統利用甲醇水制備氫氣，所述制氫子系統包括儲存容器、制氫設備、膜分離裝置； 所述儲存容器設置于車身的后部;儲存容器內設有隔板，隔板的一側設置反應液體，另一側設置氫氣發電系統釋放、而后被壓縮的液態或固態的二氧化碳;隔板連接有推動機構，在儲存容器內的液體減少或二氧化碳增加達到設定條件時，推動機構驅動隔板動作，減少反應液體的容積，增加二氧化碳的容積。3.根據權利要求1所述的醇氫電動公共汽車，其特征在于: 所述甲醇制氫系統包括制氫子系統、氣壓調節子系統、收集利用子系統，制氫子系統、氣壓調節子系統、氫氣發電系統、收集利用子系統依次連接； 所述制氫子系統利用甲醇水制備氫氣，所述制氫子系統包括固態氫氣儲存容器、液體儲存容器、原料輸送裝置、快速啟動裝置、制氫設備、膜分離裝置； 所述制氫設備包括換熱器、氣化室、重整室;膜分離裝置設置于分離室內，分離室設置于重整室的里面;所述固態氫氣儲存容器、液體儲存容器分別與制氫設備連接;液體儲存容器中儲存有液態的甲醇和水； 所述快速啟動裝置為制氫設備提供啟動能源;所述快速啟動裝置包括第一啟動裝置、第二啟動裝置;所述第一啟動裝置包括第一加熱機構、第一氣化管路，第一氣化管路的內徑為I?2mm，第一氣化管路緊密地纏繞于第一加熱機構上;所述第一氣化管路的一端連接液體儲存容器，通過原料輸送裝置將甲醇送入第一氣化管路中；第一氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過點火機構點火燃燒;所述第二啟動裝置包括第二氣化管路，第二氣化管路的主體設置于所述重整室內，第一氣化管路或/和第二氣化管路輸出的甲醇為重整室加熱的同時加熱第二氣化管路，將第二氣化管路中的甲醇氣化;所述重整室內壁設有加熱管路，加熱管路內放有催化劑;所述快速啟動裝置通過加熱所述加熱管路為重整室加熱；所述固態氫氣儲存容器中儲存固態氫氣;所述液體儲存容器中的甲醇和水通過原料輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進入氣化室氣化;氣化室與重整室連接，重整室內設有催化劑;分離室內設有膜分離裝置，從膜分離裝置的產氣端得到氫氣;所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置； 所述氣壓調節子系統包括微處理器、氣體壓力傳感器、閥門控制器、出氣閥、出氣管路；所述氣體壓力傳感器設置于傳輸管路中，用以感應傳輸管路中的氣壓數據，并將感應的氣壓數據發送至微處理器； 所述收集利用子系統連接氫氣發電系統的排氣通道出口，從排出的氣體中分別收集氫氣、氧氣、水； 所述收集利用子系統包括氫氧分離器、氫水分離器、氫氣止回閥、氧水分離器、氧氣止回閥。4.根據權利要求1所述的醇氫電動公共汽車，其特征在于: 所述氫氣發電裝置為燃料電池系統，燃料電池系統包括:氣體供給裝置、電堆;所述氣體供給裝置利用壓縮的氣體作為動力，自動輸送至電堆中； 所述燃料電池系統還包括空氣進氣管路、出氣管路;所述壓縮的氣體主要為氧氣；空氣與氧氣在混合容器混合后進入電堆； 所述燃料電池系統還包括氣體調節系統;所述氣體調節系統包括閥門調節控制裝置，以及氧氣含量傳感器或/和壓縮氣體壓縮比傳感器； 所述燃料電池系統還包括濕化系統，濕化系統包括濕度交換容器、濕度交換管路，濕度交換管路為空氣進氣管路的一部分;反應后氣體通過出氣管路輸送至濕度交換容器； 所述濕度交換管路的材料只透水不透氣，使得反應后氣體與自然空氣進行濕度交換，而氣體之間無法流通。
【文檔編號】C01B3/32GK205429082SQ201520867267
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年11月3日
【發明人】向華
【申請人】上海合既得動氫機器有限公司