专利名称：全天候太阳能和电能裂解醇类制氢装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及能源技术领域，具体地说是一种全天候太阳能和电能裂解醇类制
S装置。
背景技术：
众所周知，能源问题是目前世人瞩目的重大问题，为了摆脱能源对石油资源，化石 资源的依赖，人们正在积极寻找能替代它们的新能源，继太阳能、风能、潮汐能之后，对醇氢 能源的研究也被列入议事日程中，对醇氢的制造方法不断出现。用醇类裂解制氧，有两个关 键问题，一是加热问题，另一个是催化剂问题，特别是对加热问题出现各种不同的方法，而 目前出现的各种加热方法各有利弊，如用汽车余热加热裂解醇类制氢方法风行一时，派生 出不少专利，它的最大优点就是利用汽车的废气变废为宝，不另加热源的费用，但是，它与 其它事物一样，同样具有它的两面性，也存在不少缺点，例如，它由汽车尾气产生的温度很 不稳定，是随汽车的功率(即汽车速度)变化而变化的，据测试汽车速度小于每小时30公 里时，汽车尾气温度很难达到裂解醇类的最低温度(约220°C，一250°C )，汽车速度超过每 小时80公里时，汽车尾气温度有可能超过400°C以上，会烧坏催化剂而必须采取尾气旁路， 让它不通过裂解器而放空。把这种方法用于新造的汽车结构内，无疑是一种新的创意，但 是，要想用在目前已在使用的汽车中，就难于实现了，因为用这种方法，它的裂解器必须串 在汽车排气管与消声器之间，不同的车型有不同的结构，因此必须量身定做，有些汽车底盘 很低，甚至无法装上这些装置，还有它必须改变原有汽车结构，改变了结构的汽车，能否通 过交通部门的例行检审都成问题，最后此方法不能用在工业上，而醇氢实际上在工业中应 用最广，为了克服这些缺点，本人申请了《一种用微波裂解醇类制氢装置》的实用新型专利， 但是，同样也有它的缺点，那就是它必须要有一个交流220V的电源，如在汽车上应用，还必 须加一个逆变器，把直流12V变为交流220V’使用，在工业中应用时交流220V电源虽然很 容易取得，但必竞还得增加电源费用，而且这电源的功率也不会太小，成本较高。加热方法， 还可考虑用太能源加热，用它来使醇类蒸发，并不会成什么问题，因为甲醇的沸点为65°C， 乙醇的沸点为78°C，用太阳能很容易达到这些温度，但是要使醇类进一步裂解，就必须在裂 解室中加入催化剂并且加热温度最低都要220°C以上，一般的太阳能加热器就存在困难了， 只有采用聚光式太阳能集热器，它的加热温度可以达到150°C -300°C，这样，利用太阳能裂 解醇类制氢就成为可能，但是，同样利用太阳能裂解醇类制氢也存在它的缺点，那就是没有 太阳时，这种装置就无法运行了。
发明内容本实用新型的目的是克服现有用醇类裂解制氢方法的不足，取长补短，提供一种 全候太阳能和电能裂解醇类制氢装置。本实用新型的具体技术方案为本装置包括蒸发室、过热室、裂解室、醇箱、醇泵、 和喷嘴开关电磁阀、加醇喷嘴、微波发生器、冷凝器、氢气压缩机、储气筒、功率阀、连接管道等，蒸发室连接过热室、过热室通过管道连接裂解室、裂解室通过醇氢输出管与冷凝器连 接，醇箱连接醇泵，醇泵通过喷嘴输入管连接喷嘴开关电磁阀，喷嘴开关电磁阀通过加醇喷 嘴与蒸发室连接，冷凝器置于醇箱内，微波发生器置于乙蒸发室过热室内；其特征在于在该 装置上设置太阳能聚光式集热器、光波炉(或电磁炉)、辅助热油箱以及甲蒸发室，甲蒸发 室通过管道与辅助热油箱连接，太阳能聚光式集热器中的热油箱与辅助热油箱连接，光波 炉(或电磁炉)置于辅助热油箱下面。本装置的甲蒸发室，过热室为用太阳能时使用，蒸发室内穿有三根不锈钢管并让 热油通过它们，加大对蒸发室的加热效果，蒸发室与过热室之间装有隔板，让热油在其中绕 行。当喷嘴A喷入醇时与不锈钢管外表面接触而蒸发，蒸发的醇通过过热室被再度加热，通 过管道进入裂解室。本装置的乙蒸发室、过热室，供用电能时使用，它们均用能穿透微波的 材料制成，在乙蒸发室内由喷嘴B喷入醇液时，被微波直接加热而蒸发，此醇蒸汽通过过热 室再度被微波加热，通过管道进入裂解室，在乙蒸发室和过热室之间装有金属隔板，让微波 反射加热它们。在此室中的醇入口处和醇蒸氢输出口处装有金属丝网，以防止微波向外泄 漏。本装置的辅助热油箱，由不锈钢制成的平底盒子，便于用光波炉(或电磁炉)对盒 内的热油加热，辅助热油箱与聚光式太阳能集热器的热油箱用连通管连接，利用它便于插 入热油泵的出油管和回油管，用太阳能时用聚光式太阳能集热器加热热油(亦即加热辅助 热油箱的热油)用热油泵把热油打入甲蒸发室，过热室，同时也把热油打入裂解室中，即全 部用热油加热裂解醇类制氢，没有太阳能时，用光波炉(或电磁炉)加热辅助热油箱中的热 油，用油泵打入裂解室内，供裂解醇时使用。乙蒸发室和过热室用微波加热产生醇蒸汽，因 此，不需要太阳能也能裂解醇类制氢。所以，它是一种全天候的裂解醇类制氢装置。本实用新型的全天候太阳能和电能裂解醇类制氢装置，采用取长补短的办法，即 有太阳的时候，用聚光式太阳能集热器裂解醇类制氢，可以和使用像汽车尾气一样不要花 钱的太阳能，大大节约加热成本，在没有太阳能的时侯，为了提高设备利用率，不让设备闲 置，在设备固定时，很容易获得交流220V的电源，用微波等电器对醇类裂解制氢，虽然使用 成本要比使用太阳能高些，但是，此装置可以全天候不间断的产生出醇氢供所需设备使用， 特别是它能作为目前已出现的“高氢燃气发动机”或“醇氢燃气发动机”的燃料，就可以实 现人们梦寐以求的以氢为燃料的各种动力装置。现在可以利用太阳能发电已不是什么新鲜 的事情，但是，它必需采用目前价格还比较昂贵的太阳能电池和许多铅酸蓄电池构成，而这 些蓄电池还会造成第二次污染，太阳能电池采光面积也要做得很大，如果采用“全天候太阳 能和电能裂解醇类制氢装置”的话，可以用聚光式太阳能集热器直接用醇类裂解制氧，可以 节省太阳能电池和许多蓄电池和逆变器等的一大笔费用，使用和维护变得简单方便。
图1是本实用新型的整机结构示意图；图2是图1中裂解室的俯视图；图3是图1中C-C的剖视图；图4是本实用新型电脑控制示意图。图中1-辅助热油箱，2-进油管，3-热油泵，4-热油，5-回油管，6-温度计，7-阀
4门，8-阀门，9-甲蒸发室进油管，10-电磁阀，11-电磁阀，12-供醇管，13-醇泵，14-过滤器， 15-针形阀，16-进醇管，17-回醇管，18-隔板，19-甲蒸发室，20-不锈钢管，21-甲蒸发室 壳体，22-加醇喷嘴，23-隔板，24-过热室，25-隔板，26-醇蒸汽输出管，27-阀门，28-回油 管，29-乙蒸发室壳体，30-金属丝网，31-金属丝网，32-加醇喷嘴，33-乙蒸发室，34-过热 室，35-醇蒸汽输出管，36-微波发生器，37-隔板，38-阀门，39-总醇蒸汽输入管，40-阀门， 41-集热器热油箱，42-聚光式太阳能集热器，43-第1裂解室，44-催化器加入口，45-装裂 解室箱体，46-催化剂，47-温度传感器，48-连通管，49-隔板，50-催化剂，51-催化剂加入 口，52-连通管，53-隔板，54-第II裂解室，55-催化剂，56-第III裂解室，57-催化剂加入 口，58-温度传感器，59-醇氢输出管，60-热油进口，61-催化剂，62-隔板，63-热油，64-冷 凝器，65-醇箱，66-气水分离器，67-单向阀，68-三通，69-阀门，70-氢气压缩机，71-阀门， 72-储气筒，73-压力传感器，74-功率阀，75-光波炉(或电磁炉)，具体实施方式
如图1所示，本装置主要由甲蒸发室19，过热室24和乙蒸发室33，过热室34，裂解 室43、54、56、醇箱65，醇泵13和加醇喷嘴开关电磁阀10、11，加醇喷嘴22、32，微波发生器 36，太阳能聚光式集热器42、辅助热油箱1和热油泵3、光波炉(或电磁炉)75，冷凝器64， 氢气压缩机70，储气管72，醇氢输出功率阀74和管道等组成。蒸发室连接过热室、过热室 通过管道连接裂解室、裂解室通过醇氢输出管与冷凝器连接，醇箱连接醇泵，醇泵通过喷嘴 输入管连接喷嘴开关电磁阀，喷嘴开关电磁阀通过加醇喷嘴与蒸发室连接，冷凝器置于醇 箱内，微波发生器置于乙蒸发室过热室内；甲蒸发室通过管道与辅助热油箱连接，太阳能聚 光式集热器中的热油箱与辅助热油箱连接，光波炉(或电磁炉)置于辅助热油箱下面。甲 蒸发室，过热室为用太阳能时使用，蒸发室内穿有三根不锈钢管并让热油通过它们，加大对 蒸发室的加热效果，蒸发室与过热室之间装有隔板，让热油在其中绕行。乙蒸发室、过热室 内置有微波发生器，蒸发室和过热室均用能穿透微波的材料(如玻璃或陶瓷)制成，微波可 以通过它们直接向强极性分子的甲醇或乙醇直接加热，使它们迅速蒸发成醇蒸汽。在它们 的进出口处均装有金属丝网，以防止微波池漏。辅助热油箱，由不锈钢制成的平底盒子，便 于用光波炉(或电磁炉)对盒内的热油加热，辅助热油箱与聚光式太阳能集热器的热油箱 用连通管连接，利用它便于插入热油泵的出油管和回油管。辅助导热油箱内的热油，用热油 泵打入甲蒸发室过热室内，用间接加热方式加热它们，另一路热油打入裂解室内通过隔板 绕行，充分与裂解室接触后回到辅助热油箱中。本装置的裂解器由三个用不锈钢材料制成的扁长方体串联而成，用太阳能或电能 裂解醇类制氢时，都可以共用，并都用热油简接加热，各裂解室之间，装有隔板让热油绕行， 使热油能充分与裂解器接触进行热交换，不会产生明火，也不会产生火花，使裂解器内的醇 氢能安全运行。第I裂解室的醇蒸汽入口处和第III裂解室的醇氢出口处，都装有温度传 感器，可随时监控它们的温度，让催化剂处于最佳的工作状态。冷凝器的输出端通过气水分离器和单向阀连接三通，一通连接阀门和压缩机，压 缩机的输出端通过管道连接储气筒的输入端，储气筒的输出端通过管道与功率阀的输入端 相连。另一通连接阀门，通过管道连接储气筒的输入端，最后，通过功率阀向外输出醇氢，储 气筒上装有压力传感器。冷凝器是由几个用不锈钢制成的扁平气盒子串连而成，这样可加 大与醇氢的接触面积，加大热交换的效果。冷凝器输出醇氢后通过三通分两路输出，一路通过阀门由氢气压缩机加压至3 5kg/cm2，至储气筒内存储，由功率阀输出，可供需要高压 供气的设备使用，另一路为常压通过阀门进入储气筒再由功率阀输出，供一般需醇氢的设 备使用。究竟从哪路输出由该路的阀门开闭决定。本实用新型采用电脑(即单片机)根据温度信号，压力信号和预设程序进行自动 控制。在用太阳能时，蒸发室19，连接过热室24，通过管道26，阀门27，连接第I裂解室 43，第I裂解室通过管道48连接第II裂解室，并通过管道52，连接第III裂解室56，第III 裂解室通过醇氢输出管59与冷凝器64相连接，醇箱65连接醇泵13，醇泵通过供醇管12 连接开关电磁阀10，电磁阀开关连接加醇喷嘴22，将醇喷入蒸发室19内，让醇变为醇蒸汽， 通过裂解室变为醇氢。当没有太阳能而用电能时，用微波发生器加热蒸发室33和过热室 34，醇泵通过供醇管12，加醇喷嘴开关电磁阀11，连接金属丝网30，通过金属丝网连接加醇 喷嘴32，通过加醇喷嘴将醇喷入蒸发室33，蒸发室33通过过热室34，过热室通过金属丝网 31，管道35，阀门38和管道39和第I裂解室43相连，辅助热油箱，用光波炉(或电磁炉) 加热，通过热油泵，将热油通过阀门8(此时阀门7关闭)进油管60，打入裂解室I、II、III 内用间接加热方式加热它们而产生醇氢。用太阳能或用电源制出的醇氢都通过醇氢输出管 59进入冷凝器64，冷凝器64与气水分离器66相连，气水分离器与单向阀67相连，单向阀与 三通68相连，一路通过阀门69与压缩机70进口相连，压缩机出口与储气筒72相连，储气 筒内装有压力传感器73。另一路通过阀门71与储气筒72相连，最后储气管内的醇氢由功 率阀门74输出醇氢供所需设备使用。由此可见，此装置可以在有太阳时，使用廉价绿色的 太阳能裂解醇类制氢，而没有太阳能时，可使用电能裂解醇类制氢，是一种全天候的制氢装 置，它可以不间断的制出醇氢，供所需设备使用，如果用醇氢作为《高氢燃气发动机》或《醇 氢发动机》的燃料，就可实现人们渴望已久的用氢为燃料的各种动力装置和发电机，使醇氢 真正成为又一种绿色和可再生的新能源。
权利要求一种全天候太阳能和电能裂解醇类制氢装置，包括蒸发室、过热室、裂解室、醇箱、醇泵、和喷嘴开关电磁阀、加醇喷嘴、微波发生器、冷凝器、氢气压缩机、储气筒、功率阀、连接管道；蒸发室连接过热室、过热室通过管道连接裂解室、裂解室通过醇氢输出管与冷凝器连接，醇箱连接醇泵，醇泵通过喷嘴输入管连接喷嘴开关电磁阀，喷嘴开关电磁阀通过加醇喷嘴与蒸发室连接，冷凝器置于醇箱内，微波发生器置于蒸发室过热室内；其特征在于在该装置上设置太阳能聚光式集热器、光波炉或电磁炉、辅助热油箱以及甲蒸发室，甲蒸发室通过管道与辅助热油箱连接，太阳能聚光式集热器中的热油箱与辅助热油箱连接，光波炉或电磁炉置于辅助热油箱下面。
2.根据权利要求1所述的全天候太阳能和电能裂解醇类制氢装置，其特征在于甲蒸发 室内穿有三根不锈钢管。
3.根据权利要求1所述的全天候太阳能和电能裂解醇类制氢装置，其特征在于在裂解 室的进口和出口处、以及在辅助热油箱内，装有温度传感器。
4.根据权利要求1所述的全天候太阳能和电能裂解醇类制氢装置，其特征在于辅助热 油箱连接热油泵。
专利摘要本实用新型是一种全天候太阳能和电能裂解醇类制氢装置。主要由蒸发室、过热室、裂解室、醇箱、醇泵和喷嘴开关电磁阀，加醇喷嘴，聚光式太阳能集热器，导热油箱，微波发生器，光波炉(或电磁炉)等加热设备、冷凝器、氢气压缩机，储气筒、连接管道等组成。此装置在有太阳时，可以用太阳能裂解醇类制氢，在没有太阳时可用电能裂解醇类制氢。同时，它为利用太阳能发电，可以不用太阳能电池和蓄电池等设备，可以用聚光式太阳能集热器直接用醇类裂解制氢，节省太阳能电池和许多蓄电池和逆变器等的一大笔费用，使用和维护变得简单方便。
文档编号C01B3/22GK201634416SQ201020048969
公开日2010年11月17日 申请日期2010年1月21日 优先权日2010年1月21日
发明者曾立敏 申请人:曾立敏