專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱制氫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種制取氫氣的設(shè)備，尤其涉及ー種安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上利用發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的廢熱的制氫裝置。
背景技術(shù)：
節(jié)能與新能源開(kāi)發(fā)問(wèn)題，一直是全球可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，尤其是石油能源危機(jī)已迫在眉睫，由此帶來(lái)的各種社會(huì)沖突，已成為全球動(dòng)蕩的重要因素。節(jié)約現(xiàn)有石油資源，無(wú)疑是一條必由之路，也是控制大氣和環(huán)境質(zhì)量的重要手段。目前，內(nèi)燃機(jī)作為最方便、實(shí)用的機(jī)動(dòng)動(dòng)力，其對(duì)石油資源消耗量占到50%以上，且對(duì)大氣的有害物排放量也占到50%以上。而根據(jù)一般規(guī)律，發(fā)動(dòng)機(jī)正常燃燒時(shí)，排放廢氣帶走的熱量占相當(dāng)于耗油總熱值的40 45%，因此合理回收發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱是全球節(jié)能減排的ー個(gè)主要途徑，內(nèi)燃機(jī)排氣廢熱利用的主要手段，目前仍停留在廢氣渦輪增壓和采暖技術(shù)，而且，廢氣渦輪增壓在汽油機(jī)上也沒(méi)普遍采用，采暖對(duì)排氣廢熱的利用很有限?？偟恼f(shuō)來(lái)，排氣廢熱利用率僅占消耗燃料總熱量的3%-10%。又有改進(jìn)的技術(shù)，例如中國(guó)專利200910169578. 9公開(kāi)了ー種車(chē)載制氫裝置，包
括醇箱，醇箱的醇出曰通過(guò)醇管連接有加熱器，加熱器的醇汽出ロ通過(guò)醇管連接有反應(yīng)器，反應(yīng)器帶有用于與車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)連接的裂解氣出口；所述的加熱器一端帶有用干與車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)連接的尾氣進(jìn)ロ，另一端帶有用干與消音器連接的尾氣出口。該裝置利用發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣熱量的效率較低，并且制氫所需原材料不能循環(huán)利用，因此成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中所涉及的問(wèn)題，本發(fā)明提供ー種發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱制氫裝置，包括用于分解SO3的第一反應(yīng)器、用于分解硫酸的第二反應(yīng)器、用于分解氫碘酸的第三反應(yīng)器、酸液生成器和分離器，所述第一反應(yīng)器包括第一殼體，所述第一殼體內(nèi)設(shè)有第一反應(yīng)器芯，所述第一殼體上設(shè)有用于和發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋上的排氣道相連的第一進(jìn)氣口和第一排氣ロ，所述氣缸蓋上的排氣道外設(shè)有絕熱隔套，所述第一排氣ロ與設(shè)置在第二反應(yīng)器上的第二進(jìn)氣口和設(shè)置在第三反應(yīng)器上的第三進(jìn)氣ロ相通，所述第一排氣ロ通過(guò)管道連接有SO2發(fā)生器，所述酸液生成器、SO2發(fā)生器、第二反應(yīng)器和第三反應(yīng)器均設(shè)有與排氣管相通的出氣ロ ；
所述第一反應(yīng)器芯設(shè)有第一進(jìn)料ロ和第一出料ロ，所述第一進(jìn)料ロ與設(shè)置在第二反應(yīng)器上的第二出料ロ相通，所述第一出料ロ與酸液生成器相通，所述第二反應(yīng)器上設(shè)有與分離器相通的第二進(jìn)料ロ，所述第三反應(yīng)器上設(shè)有與酸液生成器相通的第三出料ロ以及與分離器相通的第三進(jìn)料ロ，所述第二反應(yīng)器和第三反應(yīng)器上均設(shè)有水蒸氣導(dǎo)流管，所述水蒸氣導(dǎo)流管與酸液生成器相通，所述SO2發(fā)生器與酸液生成器相通，所述分離器通過(guò)彈性連接器與波紋管相連，所述波紋管分別連接第二進(jìn)料ロ和第三進(jìn)料ロ，所述第一反應(yīng)器芯 外纏繞有用于加熱的電阻絲。第一反應(yīng)器靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體安裝，利用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中的熱量分解S03，使之生產(chǎn)S02和02 ;第二反應(yīng)器加熱分解濃硫酸，生成S03和H20氣體；第三反應(yīng)器加熱分解濃氫碘酸，生成12和H2氣體；在酸液生成器中完成了 S02、I2的吸收和溶解，并生成氫碘酸和硫酸，隨后在分離器中分離，分離器通過(guò)彈性連接器與波紋管相連，由此分離器、彈性連接器與波紋管組成一個(gè)具有特定震動(dòng)幅度和頻率的系統(tǒng)，從而更有效地利用了發(fā)動(dòng)機(jī)的高頻震動(dòng)，加速兩種酸液的分層，從而提高制氫效率和生成物的純度。氣缸蓋上的排氣道外設(shè)有絕熱隔套，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的溫度，提高了廢熱利用率。而SO2發(fā)生器可以有效地彌補(bǔ)工作過(guò)程中反應(yīng)物的流失，使得反應(yīng)效率較高。因此在本發(fā)明的裝置中發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中的熱量被各個(gè)化學(xué)反應(yīng)所吸收用于得到無(wú)污染高熱值的H2氣體和助燃劑02，并且廢氣的循環(huán)較合理，使得各個(gè)反應(yīng)器均能滿足反應(yīng)溫度。作為一種優(yōu)選，所述第二反應(yīng)器和第三反應(yīng)器均設(shè)有濃縮段和分解段，所述濃縮段設(shè)有數(shù)根弓I流管，所述引流管連接有分解管。
作為一種優(yōu)選，所述引流管在其兩端附近設(shè)有錐度方向相反的兩個(gè)錐形引導(dǎo)段，所述分解管呈螺旋狀，用以增加反應(yīng)進(jìn)行的空間。作為一種優(yōu)選，所述第二反應(yīng)器和第三反應(yīng)器均連接有與排氣管相通的溫度調(diào)節(jié)管路，所述溫度調(diào)節(jié)管路上設(shè)有溫控開(kāi)關(guān)。作為一種優(yōu)選，所述第一反應(yīng)器上設(shè)有用于檢測(cè)第一反應(yīng)器芯內(nèi)溫度的溫度傳感器。作為一種優(yōu)選，所述第三進(jìn)料口通過(guò)管路與分離器相連，所述管路上設(shè)有溫控開(kāi)關(guān)。作為一種優(yōu)選，所述第二進(jìn)料口通過(guò)管路與分離器相連，所述管路上設(shè)有溫控開(kāi)關(guān)。作為一種優(yōu)選，所述酸液生成器上設(shè)有用于排出氫氣和氧氣的出氣管。
作為一種優(yōu)選，所述第一反應(yīng)器芯呈螺旋狀，用以增加反應(yīng)進(jìn)行的空間。本發(fā)明還提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括如上所述的車(chē)載制氫裝置，所述絕熱隔套為耐熱陶瓷制成。綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明的各個(gè)反應(yīng)器布置合理，因而使得發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的熱量得到充分利用，有效地回收了廢氣中的熱量，提高了能量利用率。


圖I為本實(shí)施例中車(chē)載制氫裝置的立體示意 圖2為本實(shí)施例中車(chē)載制氫裝置的又一視角的立體示意 圖3為圖I的主視 圖4為圖I中第三反應(yīng)器的透視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖以實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I至4所示，一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱制氫裝置，包括用于分解SO3的第一反應(yīng)器I、用于分解硫酸的第二反應(yīng)器2、用于分解氫碘酸的第三反應(yīng)器3、酸液生成器4和分離器5，所述第一反應(yīng)器I包括第一殼體11，所述第一殼體11內(nèi)設(shè)有第一反應(yīng)器芯，所述第一殼體11上設(shè)有用于和發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋上的排氣道相連的第一進(jìn)氣ロ 111和第一排氣ロ 112，所述氣缸蓋上的排氣道外設(shè)有絕熱隔套，所述第一排氣ロ 112與設(shè)置在第二反應(yīng)器2上的第二進(jìn)氣ロ 21和設(shè)置在第三反應(yīng)器3上的第三進(jìn)氣ロ 31相通，所述第一排氣ロ 112通過(guò)管道連接有SO2發(fā)生器6，所述酸液生成器4、S02發(fā)生器6、第二反應(yīng)器2和第三反應(yīng)器3均設(shè)有與排氣管7相通的出氣ロ ；所述第一反應(yīng)器芯設(shè)有第一進(jìn)料ロ 121和第一出料ロ 122，所述第一進(jìn)料ロ 121與設(shè)置在第二反應(yīng)器2上的第二出料ロ 22相通，所述第一出料ロ 122與酸液生成器4相通，所述第二反應(yīng)器2上設(shè)有與分離器5相通的第二進(jìn)料ロ 23，所述第三反應(yīng)器3上設(shè)有與酸液生成器4相 通的第三出料ロ 32以及與分離器5相通的第三進(jìn)料ロ 33，所述第二反應(yīng)器2和第三反應(yīng)器3上均設(shè)有水蒸氣導(dǎo)流管，所述水蒸氣導(dǎo)流管與酸液生成器4相通，所述SO2發(fā)生器6與酸液生成器4相通，所述分離器5通過(guò)彈性連接器81與波紋管8相連，所述波紋管8分別連接第二進(jìn)料ロ 23和第三進(jìn)料ロ 33，所述第一反應(yīng)器芯外纏繞有用于加熱的電阻絲。所述第二反應(yīng)器2和第三反應(yīng)器3均設(shè)有濃縮段和分解段，所述濃縮段設(shè)有數(shù)根引流管2a，所述引流管2a連接有分解管2b。所述引流管2a在其兩端附近設(shè)有錐度方向相反的兩個(gè)錐形引導(dǎo)段2al，所述分解管2b呈螺旋狀分布，用以增加反應(yīng)進(jìn)行的空間。所述第二反應(yīng)器2和第三反應(yīng)器3均連接有與排氣管7相通的溫度調(diào)節(jié)管路3a，所述溫度調(diào)節(jié)管路3a上設(shè)有溫控開(kāi)關(guān)3b。所述第一反應(yīng)器I上設(shè)有用于檢測(cè)第一反應(yīng)器芯12內(nèi)溫度的溫度傳感器la。所述第三進(jìn)料ロ 33通過(guò)管路與分離器5相連，所述管路上設(shè)有溫控開(kāi)關(guān)3b。所述第二進(jìn)料ロ 23通過(guò)管路與分離器5相連，所述管路上設(shè)有溫控開(kāi)關(guān)3b。所述酸液生成器4上設(shè)有用于排出氫氣和氧氣的出氣管。所述第一反應(yīng)器芯呈螺旋狀分布，用以增加反應(yīng)進(jìn)行的空間。所述絕熱隔套為耐熱陶瓷制成。本發(fā)明人利用本實(shí)施例中的制氫裝置進(jìn)行了如下試驗(yàn)
本試驗(yàn)是在桑塔納2000GSI發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行，額定エ況下，油耗10L/h，功率lOOkw。本實(shí)驗(yàn)在設(shè)定條件下，通過(guò)相同エ藝參數(shù)和步驟讓發(fā)動(dòng)機(jī)工作一小吋，并重復(fù)三次試驗(yàn)，制取的氫氣量分別是110克，123克，103克，平均為112克/小吋。實(shí)驗(yàn)エ藝步驟如下
(1)將高純度硫磺粉末放入SO2發(fā)生器6中，井向其中通入氧氣，利用低溫排氣廢熱加熱SO2發(fā)生器內(nèi)部至250°C 300°C，將生成的SO2導(dǎo)入酸液生成器4的水中(水溫保持在80°C 100°C最佳)，與過(guò)量碘和水混合后生成H2SO4和HI兩種混合的酸溶液，其在分離器5內(nèi)，通過(guò)適當(dāng)頻率的振動(dòng)和過(guò)量碘的作用而分層，上層為密度小的H2SO4溶液，下層為密度大的HI溶液。將兩種溶液分別導(dǎo)入第二反應(yīng)器2和第三反應(yīng)器3中；
(2)第二反應(yīng)器2濃縮段保溫在(250°C 300°C)，先使H2SO4溶液濃縮，(將蒸發(fā)的水蒸氣通入酸液生成器4)，濃縮后的H2SO4溶液，靠自重流到第二反應(yīng)器2的分解段(400 V 5000C )，在此繼續(xù)加熱使其分解為SO3和H2O氣體。(3)第一反應(yīng)器I保溫在850°C 950°C，將SO3氣體導(dǎo)入第一反應(yīng)器I，使其在固體催化劑的作用下分解為SO2和O2兩種氣體。(4)將分解出的SO2和O2兩種氣體一并通入酸液生成器4的SO2吸收器，SO2被水吸收，而O2從酸性水溶液中析出，并收集在氧氣瓶中，用于發(fā)動(dòng)機(jī)的富氧燃燒。(5)第三反應(yīng)器3濃縮段保溫在(250°C 300°C)，先使HI溶液濃縮(將蒸發(fā)的水蒸氣通入酸液生成器4內(nèi))，濃縮后的HI溶液，靠自重流到第三反應(yīng)器3下部的分解段(350°C 500°C)，在此繼續(xù)加熱，并在固體催化劑的作用下，使其分解為I2和H2氣體。(6)將H2和I2兩種氣體一并通入酸液生成器4內(nèi)，I2被水吸收，H2從酸性水溶液中析出，并收集在氫氣瓶中，用于發(fā)動(dòng)機(jī)的加氫燃燒。通過(guò)本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱制氫裝置安裝在車(chē)輛上，使得發(fā)動(dòng)機(jī)油耗下降
2.7%,主要比較制取的氫氣熱值與發(fā)動(dòng)機(jī)單位小時(shí)內(nèi)油耗熱值，在一小時(shí)內(nèi)，回收排氣有效廢熱=所制取的氫氣熱值-實(shí)驗(yàn)消耗的附加熱值(0. 53L - 0. 26L) X0. 73kg/LX 44000kj/kg=8. 67 X 103kj，占發(fā)動(dòng)機(jī)一小時(shí)耗油總熱量的百分比8. 67 X 103kj +(0. 73X10X44000) =2. 7%，即氫氣參與循環(huán)后，發(fā)動(dòng)機(jī)油耗下降2. 7%。另外，制取的氧氣用于富氧燃燒，使機(jī)內(nèi)燃燒更充分，也使熱效率得到了進(jìn)一步提高。制取的氫氣和氧氣用于發(fā)動(dòng)機(jī)加氫和富氧燃燒后，可有效遏制發(fā)動(dòng)機(jī)有害物排放量。因此本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱制氫裝置不僅可以有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)油耗，并且可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的有害物質(zhì)的排放。
以上說(shuō)明僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能完整的實(shí)施本方案，但并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說(shuō)明書(shū)后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒(méi)有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，這些都是不具有創(chuàng)造性的修改。但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱制氫裝置，包括用于分解S03的第一反應(yīng)器(1)、用于分解硫酸的第 二反應(yīng)器(2)、用于分解氫碘酸的第三反應(yīng)器(3)、酸液生成器(4)和分離器(5)，其特征在 于所述第一反應(yīng)器(1)包括第一殼體(11 )，所述第一殼體(11)內(nèi)設(shè)有第一反應(yīng)器芯，所述 第一殼體(11)上設(shè)有用于和發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋上的排氣道相連的第一進(jìn)氣口(111)和第一排 氣口( 112)，所述氣缸蓋上的排氣道外設(shè)有絕熱隔套，所述第一排氣口( 112)與設(shè)置在第二 反應(yīng)器(2)上的第二進(jìn)氣口(21)和設(shè)置在第三反應(yīng)器(3)上的第三進(jìn)氣口(31)相通，所述 第一排氣口(112)通過(guò)管道連接有S02發(fā)生器(6)，所述酸液生成器(4)、S02發(fā)生器(6)、第 二反應(yīng)器(2)和第三反應(yīng)器(3)均設(shè)有與排氣管(7)相通的出氣口 ；所述第一反應(yīng)器芯設(shè)有第一進(jìn)料口(121)和第一出料口(122)，所述第一進(jìn)料口 (121)與設(shè)置在第二反應(yīng)器(2)上的第二出料口(22)相通，所述第一出料口(122)與酸液 生成器(4)相通，所述第二反應(yīng)器(2)上設(shè)有與分離器(5)相通的第二進(jìn)料口(23)，所述第 三反應(yīng)器(3)上設(shè)有與酸液生成器(4)相通的第三出料口(32)以及與分離器(5)相通的第 三進(jìn)料口( 33 )，所述第二反應(yīng)器(2 )和第三反應(yīng)器(3 )上均設(shè)有水蒸氣導(dǎo)流管，所述水蒸氣 導(dǎo)流管與酸液生成器(4)相通，所述S02發(fā)生器(6)與酸液生成器(4)相通，所述分離器(5) 通過(guò)彈性連接器(81)與波紋管(8 )相連，所述波紋管(8 )分別連接第二進(jìn)料口( 23 )和第三 進(jìn)料口( 33 )，所述第一反應(yīng)器芯外纏繞有用于加熱的電阻絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱制氫裝置，其特征在于所述第二反應(yīng)器(2) 和第三反應(yīng)器(3)均設(shè)有濃縮段和分解段，所述濃縮段設(shè)有數(shù)根引流管(2a)，所述引流管 (2a)連接有分解管(2b)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱制氫裝置，其特征在于所述引流管(2a)在 其兩端附近設(shè)有錐度方向相反的兩個(gè)錐形引導(dǎo)段(2al)，所述分解管(2b)呈螺旋狀，用以 增加反應(yīng)進(jìn)行的空間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱制氫裝置，其特征在于所述第二 反應(yīng)器(2)和第三反應(yīng)器(3)均連接有與排氣管(7)相通的溫度調(diào)節(jié)管路(3a)，所述溫度調(diào) 節(jié)管路(3a)上設(shè)有溫控開(kāi)關(guān)(3b)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱制氫裝置，其特征在于所述第一 反應(yīng)器(1)上設(shè)有用于檢測(cè)第一反應(yīng)器芯(12)內(nèi)溫度的溫度傳感器(la)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱制氫裝置，其特征在于所述第三進(jìn)料口 (33)通過(guò)管路與分離器(5)相連，所述管路上設(shè)有溫控開(kāi)關(guān)(3b)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱制氫裝置，其特征在于所述第二進(jìn)料口 (23)通過(guò)管路與分離器(5)相連，所述管路上設(shè)有溫控開(kāi)關(guān)(3b)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱制氫裝置，其特征在于所述酸液生成 器(4)上設(shè)有用于排出氫氣和氧氣的出氣管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱制氫裝置，其特征在于所述第一反應(yīng)器芯 呈螺旋狀，用以增加反應(yīng)進(jìn)行的空間。
10.一種發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于包括如權(quán)利要求1至9任一所述的發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱制氫裝 置，所述絕熱隔套為耐熱陶瓷制成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱制氫裝置，包括用于分解SO3的第一反應(yīng)器、用于分解硫酸的第二反應(yīng)器、用于分解氫碘酸的第三反應(yīng)器、酸液生成器和分離器，所述分離器通過(guò)彈性連接器與波紋管相連。本發(fā)明的各個(gè)反應(yīng)器布置合理，因而使得發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的熱量得到充分利用，有效地回收了廢氣中的熱量，提高了能量利用率。
文檔編號(hào)F02M25/12GK102650247SQ201210147519
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者朱景建 申請(qǐng)人:朱景建