【技术实现步骤摘要】
本技术涉及氢能的，具体为一种基于金属合金与内燃机尾气耦合的甲醇动力系统。
技术介绍
1、氢属于清洁能源，在氢的制取、储存、运输和应用等方面的研发也持续了多年，氢能发电效率高，能降低对石油的依赖，排放物为水蒸气，然而目前氢气的储存、运输和使用等诸多环节还存在技术难点，氢能存在储氢、运氢成本高、安全隐患大、基础设施投资高昂的弊端。
2、在船舶和车辆动力方面，以内燃机驱动为主，随着甲醇重整制氢燃料电池技术的发展，可以在船舶和车辆上增加甲醇重整制氢燃料电池作为辅机，提供电力供应。
3、目前氢气储存的技术主要可分为高压气体、液态氢与储氢合金三种，其中高压气体储氢方式的能量、重量、密度较高，但是体积较大，而且安全性较差。液态氢储氢方式的能量、重量、密度虽也较高，但是液化能量消耗大；储氢合金储氢方式的能量、重量、密度能够满足基本的使用需求，但是安全性比较高。
4、固态储氢的原理实质上就是一种化学储氢方法，其机理是金属的特殊晶格结构，在一定条件下(如一定的温度和压力下)，氢原子较容易进入金属晶格的四面体或八面体间隙中，这些金属合金与氢气产生化合反应生成金属氢化物，其可储存相当于其体积1000～3000倍的氢气，这些具有储氢能力的合金称作“储氢合金”。储氢合金吸收和释放氢气是一个可逆的过程，在吸收氢气过程中，储氢合金会释放大量热量；在释放氢气过程中，储氢合金要吸收大量热量，若温度不均匀，则会影响放氢速度，同时还会使外部供给的热量被局部集中，导致温度过高使储氢合金被老化失效。
5、甲醇重整制氢燃料电池
6、比如，专利号为202011225906.5的中国专利技术专利，公开了一种甲醇重整制氢系统和工艺，包括重整反应单元、氢气提纯单元和燃烧单元，其中氢气提纯单元包括设于重整反应器下游的钯膜提纯装置，钯膜提纯装置具有提纯氢气出口及余气出口。
7、还有，专利号为201711454963.9的中国专利技术专利，公开了卧式快速加热甲醇水蒸气重整制氢设备及其制氢方法，包括：甲醇水液体箱、减震缓冲室，减震缓冲室内设置快速加热气化室、工业催化重整室、工业钯膜提纯室；工业钯膜提纯室内设有钯膜，从钯膜的产气端得到氢气。因此，以上专利均是通过钯膜提纯氢气。
8、鉴于此，在船舶与车辆上应用甲醇重整制氢燃料电池，如何降低利用贵金属氢气提纯成本，是行业亟待解决的技术难度。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种基于金属合金与内燃机尾气耦合的甲醇动力系统，利用金属储氢合金只吸附氢气的特性，将甲醇重整制氢单元输出的富氢混合气输入到储氢容器，将富氢混合气中的氢气被吸附到储氢合金上，而co和co2则排出储氢容器外，起到提纯氢气的目的，储氢容器的储氢合金在释放氢气属于吸热反应，需要高温环境，利用内燃机的高温尾气释放储氢容器内的氢气，可以显著降低能耗，可解决上述
技术介绍
中提出的甲醇重整燃料电池的氢气提纯成本高的技术问题。
2、为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种基于金属合金与内燃机尾气耦合的甲醇动力系统，包括内燃机和甲醇重整制氢单元，所述甲醇重整制氢单元的出口与换热单元的热侧进口连接，所述换热单元的热侧出口与气液分离单元的进口连接；
3、其中，还包括：储氢容器、壳体和氢燃料电池；
4、储氢容器包括第一储氢容器和第二储氢容器，所述第一储氢容器和第二储氢容器内均具有储氢合金，所述气液分离单元的出口分为两路，一路通过第一管路与第一储氢容器的进口连接，另一路通过第二管路与第二储氢容器的进口连接；
5、壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体套装在第一储氢容器的外部，所述第一壳体与第一储氢容器的外壁之间形成第一气体流道，所述第二壳体套装在第二储氢容器的外部，所述第二壳体与第二储氢容器的外壁之间形成第二气体流道；
6、所述第一储氢容器的出口分为两路，一路连接第三管路，另一路通过第四管路与氢燃料电池的进口连接，所述第二储氢容器的出口分为两路，一路连接第五管路，另一路通过第六管路与氢燃料电池的进口连接；
7、所述内燃机的尾气出口与第一壳体、第二壳体的进口之间均通过输热管道连接。
8、通过采用上述技术方案，甲醇重整制氢单元将甲醇水溶液生成富氢重整气，富氢重整气中含有h2和少量的co、co2以及水蒸气，富氢重整气温度较高，换热单元和气液分离单元用于除去富氢重整气中的水蒸气，然后输入到储氢容器中。
9、第一气体流道和第二气体流道用于内燃机的高温尾气与第一储氢容器和第二储氢容器换热，提供第一储氢容器和第二储氢容器放氢的高温环境，实现废热利用，使得第一储氢容器和第二储氢容器在放氢时，无需消耗电力。
10、第一储氢容器和第二储氢容器交替吸氢和放氢，当第一储氢容器吸氢时，将富氢重整气只输入到第一储氢容器内，储氢合金吸附氢气，而co和co2气体从第一储氢容器内输出，第一储氢容器内得到纯净的氢气，当第一储氢容器内达到预设氢含量时，将富氢重整气只输入第二储氢容器内，由第二储氢容器吸氢，而第一储氢容器放氢，内燃机的高温尾气输入到第一壳体内，第一储氢容器内的储氢合金在高温环境下放氢，并输入到氢燃料电池发电，形成第一储氢容器和第二储氢容器交替吸氢和放氢的状态。
11、储氢容器内的储氢合金可镁基或硅基吸氢材料，不含有贵金属，产品造价低。
12、优选的，所述甲醇重整制氢单元的进口通过甲醇进液管连接用于盛放甲醇水原料的甲醇油箱，所述甲醇进液管上连接有甲醇泵。
13、通过采用上述技术方案，甲醇油箱内有一定比例的甲醇水，作为甲醇重整制氢单元制氢的原料，通过甲醇泵将甲醇油箱内的甲醇水原料输入到甲醇重整制氢单元进行重整反应制备氢气。
14、优选的，所述甲醇进液管分别两路，一路通过第一换热管连接到第一储氢容器，所述第一换热管螺旋缠绕在第一储氢容器的外壁上，另一路通过第二换热管连接到第二储氢容器，所述第二换热管螺旋缠绕在第二储氢容器的外壁上。
15、通过采用上述技术方案，第一储氢容器和第二储氢容器吸氢过程放热，第一换热管内流动的甲醇水用于对第一储氢容器换热降温，第二换热管内流动的甲醇水用于对第二储氢容器换热降温。
16、优选的，所述内燃机的尾气出口分为三路，第一路通过第一输热管道连接到第一壳体的进口，第二路通过第二输热管道连接到第二壳体的进口，第三路通过第三输热管路连接到甲醇重整制氢单元。
17、通过采用上述技术方案，内燃机的尾气通过第一输热管道将高温尾气输入到第一壳体内，通过第二输热管道将高温尾气输入到第二壳体内，通过第三输热管道将高温尾气输入到甲醇重整制氢单元内，将热量输送至甲醇重整制氢单元内，为甲醇水重整制氢提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于金属合金与内燃机尾气耦合的甲醇动力系统，包括内燃机(1)和甲醇重整制氢单元(2)，所述甲醇重整制氢单元(2)的出口与换热单元(3)的热侧进口连接，所述换热单元(3)的热侧出口与气液分离单元(4)的进口连接，其特征在于，还包括：
2.根据权利要求1所述的基于金属合金与内燃机尾气耦合的甲醇动力系统，其特征在于，所述甲醇重整制氢单元(2)的进口通过甲醇进液管连接甲醇油箱(8)，所述甲醇进液管上连接有甲醇泵(9)。
3.根据权利要求2所述的基于金属合金与内燃机尾气耦合的甲醇动力系统，其特征在于，所述甲醇进液管分别两路，一路通过第一换热管(30)连接到第一储氢容器(51)，所述第一换热管(30)螺旋缠绕在第一储氢容器(51)的外壁上，另一路通过第二换热管(31)连接到第二储氢容器(52)，所述第二换热管(31)螺旋缠绕在第二储氢容器(52)的外壁上。
4.根据权利要求1所述的基于金属合金与内燃机尾气耦合的甲醇动力系统，其特征在于，所述内燃机(1)的尾气出口分为三路，第一路通过第一输热管路(16)连接到第一壳体(61)的进口，第二路通过第二输热
5.根据权利要求1所述的基于金属合金与内燃机尾气耦合的甲醇动力系统，其特征在于，所述甲醇重整制氢单元(2)的氢气出口分为两路，一路与换热单元(3)的热侧进口连接，另一路与内燃机(1)连接。
6.根据权利要求1所述的基于金属合金与内燃机尾气耦合的甲醇动力系统，其特征在于，所述第一管路(10)上设置有第一阀门(19)，所述第二管路(11)上设置有第二阀门(20)。
7.根据权利要求1所述的基于金属合金与内燃机尾气耦合的甲醇动力系统，其特征在于，所述第三管路(12)上设置有第三阀门(21)，所述第四管路(13)上设置有第四阀门(22)。
8.根据权利要求1所述的基于金属合金与内燃机尾气耦合的甲醇动力系统，其特征在于，所述第五管路(14)上设置有第五阀门(23)，所述第六管路(15)上设置有第六阀门(24)。
9.根据权利要求4所述的基于金属合金与内燃机尾气耦合的甲醇动力系统，其特征在于，所述第一输热管路(16)上设置有第七阀门(25)，所述第二输热管路(17)上设置有第八阀门(26)，所述第三输热管路(27)上设置有第九阀门(28)。
...【技术特征摘要】
1.一种基于金属合金与内燃机尾气耦合的甲醇动力系统，包括内燃机(1)和甲醇重整制氢单元(2)，所述甲醇重整制氢单元(2)的出口与换热单元(3)的热侧进口连接，所述换热单元(3)的热侧出口与气液分离单元(4)的进口连接，其特征在于，还包括：
2.根据权利要求1所述的基于金属合金与内燃机尾气耦合的甲醇动力系统，其特征在于，所述甲醇重整制氢单元(2)的进口通过甲醇进液管连接甲醇油箱(8)，所述甲醇进液管上连接有甲醇泵(9)。
3.根据权利要求2所述的基于金属合金与内燃机尾气耦合的甲醇动力系统，其特征在于，所述甲醇进液管分别两路，一路通过第一换热管(30)连接到第一储氢容器(51)，所述第一换热管(30)螺旋缠绕在第一储氢容器(51)的外壁上，另一路通过第二换热管(31)连接到第二储氢容器(52)，所述第二换热管(31)螺旋缠绕在第二储氢容器(52)的外壁上。
4.根据权利要求1所述的基于金属合金与内燃机尾气耦合的甲醇动力系统，其特征在于，所述内燃机(1)的尾气出口分为三路，第一路通过第一输热管路(16)连接到第一壳体(61)的进口，第二路通过第二输热管路(17)连接到第二壳体(62)的进口，第三路通过第三...
【专利技术属性】
技术研发人员：王华峰，石嵩，乔传宝，
申请(专利权)人：上海众氢新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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