一種燃料電池汽車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種燃料電池汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，絕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，而且汽車尾氣造成了嚴重的大氣污染。為應(yīng)對此資源問題和環(huán)境問題，電動汽車的開發(fā)變得非常重要。電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛的車輛。電動汽車包括純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車。在現(xiàn)有技術(shù)中，燃料電池汽車是指裝備了燃料電池作為獲得驅(qū)動力的電源的電動汽車。燃料電池在發(fā)電過程中，需要氫作為電化學(xué)反應(yīng)材料。在現(xiàn)有技術(shù)中，燃料電池所使用的氫來源于氫氣承載設(shè)備或者制氫設(shè)備。
[0003]承載氫的燃料電池汽車，通過將氫以壓縮氣體填充在高壓儲氣瓶中等方法來承載氫。如此承載了氫的燃料電池汽車，由于供給燃料電池的電極的燃料氣體是純度非常高的氫氣，因此，在運轉(zhuǎn)燃料電池時，可以獲得很高的發(fā)電效率，并使燃料電池汽車在行駛過程中所進行的各種反應(yīng)過程不產(chǎn)生有害物質(zhì)。但是，承載氫的燃料電池汽車，填充氫非常困難，并且運輸和儲藏大量氫氣則更不容易。
[0004]發(fā)明專利200580010256.X公開了一種電動汽車，該電動汽車具有通過供給氫和氧化劑而進行發(fā)電的燃料電池、制造用于供給所述燃料電池的含氫氣體的氫制造裝置以及由所述燃料電池所產(chǎn)生的電進行驅(qū)動的馬達，所述氫制造裝置是分解含有有機物的燃料來制造含氫氣體的裝置，所述氫制造裝置具有:隔膜、在隔膜的一個面上設(shè)置的燃料極、向燃料極供給含有有機物(例如甲醇)和水燃料的裝置、在隔膜的另一面上設(shè)置的氧化極、向氧化極供給氧化劑的裝置，由燃料極側(cè)產(chǎn)生含氫氣體并導(dǎo)出的裝置。具體地，所述氫制造裝置在30-90°C的溫度下，由供給甲醇和水的燃料極側(cè)產(chǎn)生含氫氣體。在不從外部向氫制造電池供給電能的情況，會產(chǎn)生70-80%氫濃度的氣體；在從外部向氫制造電池施加電能的情況，會產(chǎn)生大于等于80%的氫濃度的氣體。并且該氣體的產(chǎn)生依賴于兩極的開路電壓或者運轉(zhuǎn)電壓。然而，上述電動汽車的氫制造裝置還存在以下缺失:其一、由于氫制造裝置是在30-90°C的溫度下分解含有有機物(例如甲醇)的燃料來制造含氫氣體的裝置，并依靠氧化極和燃料極來產(chǎn)生氫氣，因此，有機物轉(zhuǎn)化為氫氣的速率較慢，并且，有機物轉(zhuǎn)化為氫氣的效率實際上并不高，對有機物的利用率偏低；其二、氫制造裝置產(chǎn)生的含氫氣體在較低溫度下純化為高純氫氣的效率低下，成本高昂，需要較大體積的純化裝置來換取高純氫氣的正常供給，不利于氫制造裝置的小型化發(fā)展。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種燃料電池汽車，該燃料電池汽車的氫制造裝置不僅可以容易地向燃料電池供給氫，而且甲醇水原料轉(zhuǎn)化為氫氣的速率快、甲醇轉(zhuǎn)化效率和利用率高、含氫氣體純化容易、成本較低。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的第一技術(shù)方案是:一種燃料電池汽車，包括甲醇水制氫設(shè)備、燃料電池及汽車馬達，其中:
[0007]甲醇水重整制氫設(shè)備，包括甲醇水儲存容器、原料輸送裝置、重整器及氫氣純化裝置；所述甲醇水儲存容器內(nèi)儲存有液態(tài)的甲醇和水，所述原料輸送裝置用于將甲醇水儲存容器中的甲醇和水輸送至重整器；所述重整器包括換熱器、氣化室、重整室及分離室，所述氫氣純化裝置設(shè)置于分離室內(nèi)，分離室設(shè)置于重整室內(nèi)的上部；所述甲醇水原料在換熱器中換熱后進入氣化室汽化；汽化后的甲醇蒸汽及水蒸汽進入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室下部及中部溫度為300-420°C，重整室上部的溫度為400-570°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(shè)置于重整室的上部，能通過重整室上部的高溫繼續(xù)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(nèi)的溫度設(shè)定為350-570°C，從分離室內(nèi)的氫氣純化裝置的產(chǎn)氣端得到氫氣，該氫氣經(jīng)換熱器后，供應(yīng)給燃料電池；所述重整器制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持重整器運行；
[0008]燃料電池，包括至少兩個燃料電池組，用于氫氣與氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，為汽車馬達供電；
[0009]汽車馬達，用于驅(qū)動車軸旋轉(zhuǎn)而使汽車行駛。
[0010]所述氫氣純化裝置為膜分離裝置，該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(zhì)量百分比鈀占75%-78%，銀占22%-25%。
[0011]所述重整器一端安裝有啟動裝置，該啟動裝置包括杯座，杯座上安裝有原料輸入管道、加熱氣化管道、點火裝置及溫度探測裝置；所述原料輸入管道可輸入甲醇和水原料，原料輸入管道與加熱氣化管道相連通，甲醇和水原料經(jīng)原料輸入管道進入加熱氣化管道后，從加熱氣化管道的末端輸出；所述點火裝置的位置與加熱氣化管道的末端相對應(yīng)，用于對加熱氣化管道中輸出的甲醇和水原料進行點火，甲醇和水原料經(jīng)點火裝置點火后燃燒，可對加熱氣化管道進行加熱，使加熱氣化管道中的甲醇和水原料氣化而迅速加大燃燒強度，進而為重整器加熱；所述溫度探測裝置用于探測加熱氣化管道旁的溫度；所述重整器啟動制氫后，重整器制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持重整器運行。
[0012]所述杯座包括安裝部及安裝部上方的液體容納部，所述原料輸入管道、加熱氣化管道、點火裝置及溫度探測裝置均安裝于杯座之安裝部上，所述液體容納部可容納從加熱氣化管道末端輸出的甲醇和水原料，所述液體容納部上端還設(shè)有液體防濺蓋。
[0013]所述加熱氣化管道依次包括直通管段、螺旋管段及上拱形管段，所述甲醇和水原料可經(jīng)直通管段上升至最高位置后，再經(jīng)螺旋管段螺旋下降，再經(jīng)上拱形管段后輸出；所述杯座的底側(cè)安裝有進風(fēng)蓋板，該進風(fēng)蓋板設(shè)有風(fēng)道，外界空氣可經(jīng)該風(fēng)道進入至重整器內(nèi)；所述原料輸入管道上設(shè)有電磁閥，以便控制原料輸入管道打開或關(guān)閉。
[0014]所述燃料電池汽車還包括交直流轉(zhuǎn)換器及緩沖蓄電池，所述交直流轉(zhuǎn)換器連接于燃料電池的電流輸出端，用于對燃料電池所輸出的直流電進行DC/DC電壓轉(zhuǎn)變或者DC/AC轉(zhuǎn)變；所述緩沖蓄電池的充電端連接交直流轉(zhuǎn)換器，該緩沖蓄電池可為汽車馬達供電。
[0015]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的第二技術(shù)方案是:一種燃料電池汽車，包括甲醇水制氫設(shè)備、燃料電池及汽車馬達，其中:
[0016]甲醇水重整制氫設(shè)備，包括甲醇水儲存容器、原料輸送裝置、換熱器、重整器及氫氣純化裝置；所述甲醇水儲存容器內(nèi)儲存有液態(tài)的甲醇和水；所述原料輸送裝置用于將甲醇水儲存容器中的甲醇和水輸送至重整器的重整室；所述換熱器安裝于原料輸送裝置與重整器之間的輸送管道上，低溫的甲醇和水在換熱器中，與重整室輸出的高溫氣體進行換熱，甲醇和水溫度升高、汽化；所述重整器設(shè)有重整室及電加熱器，該電加熱器由燃料電池供電，該電加熱器為重整室提供300-570°C溫度，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，甲醇和水在重整室內(nèi)發(fā)生甲醇和水的重整制氫反應(yīng)制得含氫氣體；所述重整室設(shè)有分離室，所述氫氣純化裝置設(shè)置于分離室內(nèi)，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(shè)置于重整室內(nèi)，能通過重整室內(nèi)的高溫繼續(xù)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，從分離室內(nèi)的氫氣純化裝置的產(chǎn)氣端得到氫氣，經(jīng)換熱器后，供應(yīng)給燃料電池；
[0017]燃料電池，包括至少兩個燃料電池組，用于氫氣與氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，為汽車馬達供電；
[0018]汽車馬達，用于驅(qū)動車軸旋轉(zhuǎn)而使汽車行駛。
[0019]所述換熱器與重整器之間還設(shè)有補償汽化裝置，該補償汽化裝置設(shè)有電加熱器，所述甲醇和水經(jīng)補償汽化裝置后可進一步汽化；所述燃料電池產(chǎn)生的電能還為補償汽化裝置的電加熱器供電。
[0020]所述氫氣純化裝置為膜分離裝置，該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(zhì)量百分比鈀占75%-78%，銀占22%-25%。
[0021]所述燃料電池汽車還包括交直流轉(zhuǎn)換器及緩沖蓄電池，所述交直流轉(zhuǎn)換器連接于燃料電池的電流輸出端，用于對燃料電池所輸出的直流電進行DC/DC電壓轉(zhuǎn)變或者DC/AC轉(zhuǎn)變；所述緩沖蓄電池的充電端連接交直流轉(zhuǎn)換器，該緩沖蓄電池可為汽車馬達供電。
[0022]本實用新型的有益效果是:其一、本實用新型燃料電池汽車的甲醇水重整制氫設(shè)備采用重整器在300-570°C的溫度下及催化劑作用下重整制氫的方式，其制氫速度及效率遠遠高于現(xiàn)有技術(shù)中制氫設(shè)備在30-90°C的溫度下分解甲醇的速度和效率，甲醇水原料轉(zhuǎn)化效率和利用率高；其二、由于氫氣純化裝置設(shè)置于重整室內(nèi)的分離室內(nèi)，氫氣純化裝置的溫度與重整室溫度相同或接近，因此，能顯著提高氫氣純化效率及降低氫氣純化難度，同時騰出氫氣純化裝置占用的空間，使甲醇水重整制氫設(shè)備小型化發(fā)展、降低成本；其三、本實用新型的燃料電池包括至少兩個燃料電池組，這