一种乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统

本发明涉及甲醇重整制氢，特别涉及一种乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统。

背景技术：

1、为减少生产周期中的能耗，以替代能耗过高的电解水制氢的工艺，本专利利用甲醇蒸气重整──变压吸附技术制取h2和co2的混合气体，经过进一步的后处理，可分离出到氢气和二氧化碳气体。氢气的燃烧热值高，燃烧同等质量的氢产生的热量是传统化石能源的3-5倍，氢气燃烧产物只有水，属于环保能源，因此在利用氢气燃烧作为能源为汽车提供动力，是极为环保之选。目前氢气内燃机排量已经达到12.0～16.0l，最大马力480～560ps，热效率达44％-55％。

2、但是，目前已有的重整制氢装置单纯依靠燃烧器提供热量汽化甲醇，但对于汽车尾气热量并没有加以利用，且无法自由切换使甲醇汽化的供热源，导致在甲醇重整制氢过程中，甲醇的汽化效果不佳，不满足现有的需求；此外，尾气的排放中存在较高浓度的co，造成环境污染；因此，提供一种乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统是目前丞待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统，通过对汽车尾气加以利用，提高了能量的利用率，并设置了两种可自由切换的对甲醇进行汽化的供热源，大大提高了甲醇的汽化效果，同时在排气口设有脱碳塔，保证了所述系统的零碳排放，实现了甲醇制氢的绿色化。

2、本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

3、一种乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统，包括制氢单元、分离单元和尾气单元，所述分离单元包括甲醇供应罐、预热箱、升温箱和甲醇水汽分离器，所述甲醇供应罐通过甲醇进液泵将液体甲醇依次通入预热箱和升温箱，所述预热箱与升温箱均连接尾气单元，所述尾气单元提供热量，用于将甲醇汽化，汽化后的甲醇由升温箱传输至所述甲醇水汽分离器，所述甲醇水汽分离器气体排放口连接制氢单元，将气体甲醇重整制氢。

4、进一步，所述甲醇水汽分离器的液体排放口通过甲醇回液管连接甲醇供应罐的回流口，既可以提高甲醇利用率，也可保证整个甲醇循环路径完整，提高系统的安全性。

5、进一步，所述甲醇供应罐与预热箱之间设有甲醇液体流量计，检测管道中甲醇流量，保证甲醇的最佳汽化效果。

6、进一步，所述甲醇供应罐中设有液位传感器。

7、进一步，所述尾气单元的管道以盘管形式设于预热箱和升温箱外侧传递热量，使预热箱和升温箱中的甲醇液体受热汽化。

8、进一步，所述升温箱设有加热器，当所述尾气单元提供热量不足时，由所述加热器提供热量，为甲醇汽化提供了两种供热源，大大提高了甲醇的汽化效果。

9、进一步，所述预热箱和升温箱排气口处均设有脱碳塔，实现零碳排放。

10、进一步，所述制氢单元包括甲醇重整制氢器和氢内燃机，所述甲醇重整制氢器一端连接甲醇水汽分离器，接收气体甲醇；所述甲醇重整制氢器另一端连接氢内燃机，向氢内燃机输送氢气。

11、进一步，所述氢内燃机还设有冷凝管道，所述冷凝管道通过冷凝器连接甲醇重整制氢器，将氢内燃机产生的水输出至甲醇重整制氢器，重新参与重整制氢。

12、进一步，所述甲醇重整制氢机与甲醇水汽分离器之间设有甲醇送气pid控制器；所述冷凝器与甲醇重整制氢器之间设有进水量pid控制器。

13、本发明的有益效果在于：

14、1、本发明所述的乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统通过设置的甲醇供应罐供应甲醇，设置的尾气进气管用于向预热箱和升温箱中通入高温的尾气，利用尾气的温度对甲醇液体进行加热，从而使甲醇汽化，提高能源利用率，以待进行甲醇重整制氢，其中设置的二号温度检测计用于检测升温箱中的温度，当升温箱中温度不足以使甲醇汽化时，打开加热器，升温箱内部温度升高，使甲醇加热汽化，此举可智能变换甲醇汽化的加热源，既可以对尾气所携带的热量进行利用，还可保证甲醇正常汽化，保证甲醇重整制氢正常进行，设置的甲醇制氢重整器用于将由甲醇进气pid控制器按照精确数量通入甲醇气体通过重整反应转化为氢气送入氢内燃机，实现甲醇重整制氢，设置的冷凝器将甲醇重整制氢和氢内燃机内产生的水重新冷凝，经由进水量pid控制器按照精确数量送入甲醇重整制氢器；

15、2、本发明所述的乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统通过设置的甲醇进液泵用于将甲醇供应罐中的甲醇泵出，设置的甲醇液体流量计可监控甲醇进液管中的甲醇流量，并根据甲醇液体流量计所显示数据，通过操控甲醇进液阀控制甲醇进液管中的甲醇流量，使甲醇进液管中的甲醇流量适宜，保证甲醇的汽化效果，设置的甲醇水汽分离器用于分离汽化后的甲醇与甲醇液体，汽化后的甲醇气体进入甲醇制氢重整器中进行反应，甲醇液体经由回液管回到甲醇供应罐。

16、3、本发明所述的乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统通过在尾气处理中设置一号脱碳塔和二号脱碳塔进行碳捕集，实现真正意义上的零碳排放

技术特征：

1.一种乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统，其特征在于，包括制氢单元、分离单元和尾气单元，所述分离单元包括甲醇供应罐(1)、预热箱(7)、升温箱(18)和甲醇水汽分离器(17)，所述甲醇供应罐(1)通过甲醇进液泵(3)将液体甲醇依次通入预热箱(7)和升温箱(18)，所述预热箱(7)与升温箱(18)均连接尾气单元，所述尾气单元提供热量，用于将甲醇汽化，汽化后的甲醇由升温箱(18)传输至所述甲醇水汽分离器(17)，所述甲醇水汽分离器(17)气体排放口连接制氢单元，将气体甲醇重整制氢。

2.根据权利要求1所述的乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统，其特征在于，所述甲醇水汽分离器(17)的液体排放口通过甲醇回液管连接甲醇供应罐(1)的回流口。

3.根据权利要求1所述的乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统，其特征在于，所述甲醇供应罐(1)与预热箱(7)之间设有甲醇液体流量计(4)，检测管道中甲醇流量。

4.根据权利要求1所述的乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统，其特征在于，所述甲醇供应罐(1)中设有液位传感器(2)。

5.根据权利要求1所述的乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统，其特征在于，所述尾气单元的管道以盘管形式设于预热箱和升温箱外侧传递热量。

6.根据权利要求1所述的乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统，其特征在于，所述升温箱(18)设有加热器(11)，当所述尾气单元提供热量不足时，由所述加热器(11)提供热量。

7.根据权利要求1所述的乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统，其特征在于，所述预热箱(7)和升温箱(18)排气口处均设有脱碳塔(9,23)。

8.根据权利要求1所述的乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统，其特征在于，所述制氢单元包括甲醇重整制氢器(10)和氢内燃机(6)，所述甲醇重整制氢器(10)一端连接甲醇水汽分离器(17)，接收气体甲醇；所述甲醇重整制氢器(10)另一端连接氢内燃机(6)，向氢内燃机(6)输送氢气。

9.根据权利要求8所述的乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统，其特征在于，所述氢内燃机(6)还设有冷凝管道，所述冷凝管道通过冷凝器(13)连接甲醇重整制氢器(10)，将氢内燃机(6)产生的水输出至甲醇重整制氢器(10)。

10.根据权利要求9所述的乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统，其特征在于，所述甲醇重整制氢机(10)与甲醇水汽分离器(17)之间设有甲醇送气pid控制器(16)；所述冷凝器(13)与甲醇重整制氢器(10)之间设有进水量pid控制器(15)。

技术总结
本发明提供了一种乘用车零碳排放甲醇重整制氢系统，包括制氢单元、分离单元和尾气单元，所述分离单元包括甲醇供应罐、预热箱、升温箱和甲醇水汽分离器，所述甲醇供应罐通过甲醇进液泵将液体甲醇依次通入预热箱和升温箱，所述预热箱与升温箱均连接尾气单元，所述尾气单元提供热量，用于将甲醇汽化，汽化后的甲醇由升温箱传输至所述甲醇水汽分离器，所述甲醇水汽分离器气体排放口连接制氢单元，将气体甲醇重整制氢。所述升温箱还设有加热器，当尾气单元提供的热量不足时，启动加热器，向升温箱内提供热量。通过对汽车尾气加以利用，提高了能量的利用率，并设置了两种可自由切换的对甲醇进行汽化的供热源，大大提高了甲醇的汽化效果。

技术研发人员：彭一明,付文彬,姜耀,王攀,王斌鑫,徐乐,范筱奕
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13