一种车载供氢发电及余热再回收利用系统技术方案

本发明专利技术公开了一种车载供氢发电及余热再回收利用系统，属于氢能汽车系统，通过在车载储氢液体罐内置有一柔性膜用于分隔有机储氢液体与脱氢后的生成物(液体)。工作时，在泵的驱动下，储液罐一侧空间内的有机储氢液体进入预热器预热后进入脱氢微反应器内；燃料电池尾气在预热器中用于对有机储氢液体进行预热后直接排放到大气中。本发明专利技术一方面可有效回收利用液体生成物，回收的液体生成物可直接运送到集中加氢站加氢后形成有机储氢液体为电动汽车提供氢能，循环往复；另一方面对燃料电池的尾气余热进行了再利用，可有效提高能量的利用效率，降低氢能汽车的能耗，提高行驶里程。提高行驶里程。提高行驶里程。

【技术实现步骤摘要】
一种车载供氢发电及余热再回收利用系统


[0001]本专利技术属于氢能汽车系统，涉及供氢系统，具体是一种有机储氢液体结合脱氢微反应器的车载供氢发电及余热再回收利用系统。

技术介绍

[0002]氢能燃料电池汽车，是以氢气作为动力能源的汽车，它将氢气与空气中的氧气反应所产生的化学能转换为电能，再通过电动机驱动车辆行驶。使用氢气为能源的最大好处是它跟空气中的氧气反应，仅产生水蒸气排出，有效减少了传统燃油车造成的空气污染问题。如何对氢气进行高效、经济车载储运一直是研究的热点与难点。
[0003]目前车载氢气储运主要有以下几种形式：高压气态储氢、液氢储运、金属氢化物、碳质材料和有机液体氢化物储运。高压气态储氢以气瓶为储存容器，其优点是成本低，能耗少，可以通过减压阀调节氢气释放速度，充气、放气速度快，动态响应好，能在瞬间开关氢气，满足氢能燃料电池汽车的车用要求。但是高压气态储氢存在着运输安全性低，体积储氢密度小的缺陷。
[0004]与高压气态储氢相比，液氢储运的储氢质量、体积储氢能量密度均有大幅度提高，如果从储氢质量、体积储氢密度角度分析，液氢储运是较为理想的储氢技术。但是，存容器的绝热问题，氢液化能耗是液氢储运面料的两大技术难点，液氢储运必须使用特殊的超低温容器，若容器装料和绝热性能差，则容易加快液氢的蒸发损失；在实际氢液化中，其耗费的能量占总能量的30％。
[0005]相比高压气态或低温液态储运，有机液体氢化物储运具有长距离输送成本优势，且将氢气储存在有机液体氢化物中对现有加油站的设施设备可进行再利用的程度高，因此在有机液体氢化物储运方面上的研究越来越多。
[0006]此外，氢气进入燃料电池与一同进入的空气中的氧气进行化学反应会释放较大量的热量，该部分热量会被排放的尾气带走，如果不对尾气中的热量进行回收利用会造成氢气能量的浪费。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题和提出的技术任务是对氢燃料电池汽车中有机储氢液体及燃料电池排放尾气中的余热进行高效回收再利用，提供了一种车载供氢发电及余热再回收利用系统，该系统一方面可高效回收再利用有机液体氢化物释放氢气后的液体产物，另一方面可高效利用燃料电池排放尾气中的余热，从而降低能耗，提高行驶里程数。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]一种车载供氢发电及余热再回收利用系统，包括储液罐、泵、预热器、微反应器、燃料电池、电机、蓄电池系统、PTC加热器、DC/DC变换器与空压机，所述储液罐通过泵与所述预热器相连，所述预热器与所述微反应器相连，所述微反应器与所述燃料电池连接，所述燃料电池与所述DC/DC变换器连接，所述DC/DC变换器分别连接所述电机与所述蓄电池系统，所
述储液罐上设有加注口，有机储氢液体出口与液体生成物进口，所述储液罐内设有柔性膜，所述柔性膜用于分隔有机储氢液体与液体生成物，所述燃料电池还与所述预热器连接。
[0010]作为本专利技术的一种优选方案，所述加注口与所述有机储氢液体出口位于同一侧。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，还包括电磁阀，所述储液罐的有机储氢液体出口通过电磁阀连通所述泵的进口。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，还包括净化系统，所述预热器与所述净化系统连接，所述燃料电池产生的尾气经预热器交换热量后通过净化系统排空。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，所述微反应器上设有氢气出口与液体生成物出口，所述氢气出口与所述燃料电池连接，所述液体生成物出口与所述液体生成物进口连接。
[0014]作为本专利技术的一种优选方案，还包括单向阀，所述单向阀位于液体生成物出口与液体生成物进口连接的管路上。
[0015]作为本专利技术的一种优选方案，还包括泄流阀，所述泄流阀与储液罐上的液体生成物腔体连接。
[0016]作为本专利技术的一种优选方案，所述空压机依次连接PTC加热器与燃料电池。
[0017]作为本专利技术的一种优选方案，所述蓄电池系统分别连接所述微反应器、所述PTC加热器、所述空压机、所述电机、所述电磁阀与所述泵。
[0018]作为本专利技术的一种优选方案，所述柔性膜可根据有机储氢液体与液体生成物之间体积的占比调整位置。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]本专利技术通过在车载储液罐内置有一柔性膜用于分隔有机储氢液体与液体生成物。工作时，在泵的驱动下，储液罐右侧空间内的有机储氢液体进入预热器预热后进入微反应器内；在催化剂的作用下，分离出氢气与液体生成物，氢气进入氢燃料电池进行发电用于驱动电动机，而液体生成物进单向阀流入储液罐左侧空间；燃料电池尾气在预热器中用于对有机储氢液体进行预热后再经净化系统后排放到大气中。本专利技术的系统，一方面可有效回收利用液体生成物，另一方面对燃料电池中的尾气余热进行了再利用，可有效提高能量的利用效率，降低氢能汽车的能耗，提高行驶里程。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的示意图。
[0022]图中，1
‑
储液罐；2
‑
电磁阀；3
‑
泵；4
‑
预热器；5
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微反应器；6
‑
燃料电池；7
‑
电机；8
‑
蓄电池系统；9
‑
PTC加热器；10
‑
净化系统；11
‑
加注口；12
‑
单向阀；13
‑
泄流阀；14
‑
柔性膜；15
‑
DC/DC变换器；16
‑
空压机。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]参见图1，本专利技术提供了一种车载供氢发电及余热再回收利用系统，包括储液罐1、
电磁阀2、泵3、预热器4、微反应器5、燃料电池6、电机7、蓄电池系统8、PTC加热器9、净化系统10、加注口11、单向阀12、泄流阀13、柔性膜14、DC/DC变换器15、空压机16。
[0025]在本专利技术中，微反应器为微结构反应器，即在反应器内布置有多层微结构通道，且该反应为常压，温度在200摄氏度左右。有机液体氢化物与通道壁面的Pt或Pb催化剂接触，产生氢气。其中该微反应器中的微结构通道，不限于平行排列的微通道，不同通道间流体可以交互且通道下游较通道上游要宽/大，这样既能保证反应过程中反应两相流的稳定性，又能保证氢气能快速排出。所用微反应器可选用杭州沈氏节能科技股份有限公司的WRC00075型号集成式微反应器等。
[0026]本专利技术中所用的有机储氢液体为基于苄基甲苯或乙基咔唑等碳氢类(CmHn)或者碳氢氮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车载供氢发电及余热再回收利用系统，其特征在于，包括储液罐、泵、预热器、微反应器、燃料电池、电机、蓄电池系统、PTC加热器、DC/DC变换器与空压机，所述储液罐通过泵与所述预热器相连，所述预热器与所述微反应器相连，所述微反应器与所述燃料电池连接，所述燃料电池与所述DC/DC变换器连接，所述DC/DC变换器分别连接所述电机与所述蓄电池系统，所述储液罐上设有加注口，有机储氢液体出口与液体生成物进口，所述储液罐内设有柔性膜，所述柔性膜用于分隔有机储氢液体与液体生成物，所述燃料电池还与所述预热器连接。2.根据权利要求1所述一种车载供氢发电及余热再回收利用系统，其特征在于，所述加注口与所述有机储氢液体出口位于同一侧。3.根据权利要求1所述一种车载供氢发电及余热再回收利用系统，其特征在于，还包括电磁阀，所述储液罐的有机储氢液体出口通过电磁阀连通所述泵的进口。4.根据权利要求1所述一种车载供氢发电及余热再回收利用系统，其特征在于，还包括净化系统，所述预热器与所述净化系统连接，所述燃料电池产生的尾气经预热器交换热量...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴赞，陆军亮，盛况，辛至诚，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：发明
国别省市：