本技術(shù)屬于補(bǔ)能車，特別是涉及一種基于甲醇高壓重整制氫發(fā)電的制儲(chǔ)加一體化綜合補(bǔ)能車。

背景技術(shù)：

1、氫能具有資源豐富、熱值高、無(wú)污染、可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)能源體系中能源互補(bǔ)，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，是現(xiàn)代能源體系重要組成部分。近年來(lái)，在碳中和的能源背景下，各國(guó)政府也正大力發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，而以氫燃料電池汽車和純電車為主的新能源汽車市場(chǎng)呈現(xiàn)井噴式地增長(zhǎng)。

2、氫燃料電池汽車作為氫能應(yīng)用最重要最成熟的載體之一，是將氫氣與氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置，是一種依靠氫發(fā)電再通過(guò)車內(nèi)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車的出行方式。與現(xiàn)有能源車型相比，氫燃料電池汽車在安全性、補(bǔ)能效率、續(xù)航里程、低溫啟動(dòng)、能量轉(zhuǎn)換效率、回收和排放等方面均具有一定優(yōu)勢(shì)。氫燃料電池汽車的推廣使用離不開(kāi)基礎(chǔ)設(shè)施加氫站對(duì)其進(jìn)行充氫，但我國(guó)現(xiàn)有加氫站布局及數(shù)量還不足以滿足使用，當(dāng)氫燃料電池汽車在行駛途中就氫氣耗盡或出現(xiàn)道路救援等特殊情況時(shí)，存在無(wú)法加氫的問(wèn)題，嚴(yán)重影響了氫燃料電池車輛的推廣和應(yīng)用。因此市場(chǎng)上需要可以靈活移動(dòng)、可現(xiàn)場(chǎng)制氫及加氫的補(bǔ)能車。

3、電動(dòng)汽車是以車載電源為驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的一種新能源車輛，電車在行駛過(guò)程中不僅可以實(shí)現(xiàn)廢氣零排放，還具有噪聲污染小的特點(diǎn)。因其經(jīng)濟(jì)實(shí)用、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，新能源電動(dòng)汽車已成為越來(lái)越多企業(yè)和家庭出行方式的首選，也是當(dāng)前燃油汽車的最佳替代品。然而新能源電動(dòng)汽車目前存在的最大問(wèn)題是續(xù)航能力，與氫燃料電池汽車類似，純電動(dòng)汽車的推廣和應(yīng)用需要足夠多布局密集的基礎(chǔ)設(shè)施充電樁，以保證電動(dòng)車?yán)m(xù)航能力。因此，市場(chǎng)上同樣需要可以靈活移動(dòng)、可現(xiàn)場(chǎng)充電的補(bǔ)能車。

4、于上述情況，為推進(jìn)氫燃料電池車和電動(dòng)車在新能源汽車領(lǐng)域的大力發(fā)展和廣泛應(yīng)用，需發(fā)明一種可同時(shí)實(shí)現(xiàn)加氫、充電功能的移動(dòng)式補(bǔ)能車，以甲醇高壓重整制氫技術(shù)為供氫手段，滿足氫燃料電池車和電動(dòng)車的移動(dòng)式補(bǔ)能需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，為了解決上述背景技術(shù)中所提的氫燃料電池車和純電車在無(wú)服務(wù)站區(qū)域補(bǔ)能困難的問(wèn)題，提供了一種基于甲醇高壓重整制氫發(fā)電的制儲(chǔ)加一體化綜合補(bǔ)能車，該補(bǔ)能車具有靈活移動(dòng)、加氫/充電一車兩用等優(yōu)勢(shì)，其利用甲醇高壓重整制氫可降低儲(chǔ)氫過(guò)程壓縮機(jī)耗功，同時(shí)結(jié)合尾氣催化燃燒技術(shù)避免了純化工藝后尾氣排空帶來(lái)的能量浪費(fèi)問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：一種基于甲醇高壓重整制氫發(fā)電的制儲(chǔ)加一體化綜合補(bǔ)能車，包括牽引車和后車廂，所述后車廂內(nèi)設(shè)置有甲醇高壓重整制氫系統(tǒng)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、加氫系統(tǒng)及充電系統(tǒng)；

3、所述甲醇高壓重整制氫系統(tǒng)包括甲醇水儲(chǔ)罐、鼓風(fēng)機(jī)、液體泵、催化燃燒器、汽化器、重整器和氫氣純化裝置，甲醇水儲(chǔ)罐的出口與液體泵的入口接通，甲醇水溶液經(jīng)液體泵加壓后通入至汽化器中發(fā)生汽化，汽化器出口與重整器入口接通，重整器內(nèi)發(fā)生甲醇高壓水蒸氣重整反應(yīng)并產(chǎn)生富氫合成氣，重整器出口與氫氣純化裝置入口接通，經(jīng)氫氣純化裝置純化后的產(chǎn)品氫氣通過(guò)其中一管路與儲(chǔ)氫系統(tǒng)入口接通，氫氣純化裝置提純合成氣后產(chǎn)生的尾氣通過(guò)另一管路與催化燃燒器入口接通，尾氣與鼓風(fēng)機(jī)出口的空氣一同在催化燃燒器內(nèi)發(fā)生催化燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量為汽化器和重整器提供熱源；所述鼓風(fēng)機(jī)的出口與催化燃燒器的入口接通，為催化燃燒器提供空氣；

4、所述儲(chǔ)氫系統(tǒng)包括氫氣壓縮機(jī)、高壓儲(chǔ)氫罐及車載儲(chǔ)氫罐，所述氫氣純化裝置出口的產(chǎn)品氫氣通入氫氣壓縮機(jī)中，產(chǎn)品氫氣經(jīng)過(guò)氫氣壓縮機(jī)增壓后分為兩個(gè)管路，其中氫氣壓縮機(jī)的某一出口管路與高壓儲(chǔ)氫罐入口接通，氫氣壓縮機(jī)的另一出口管路與車載儲(chǔ)氫罐入口接通；

5、所述加氫系統(tǒng)包括氫氣壓縮機(jī)和加氫槍，所述高壓儲(chǔ)氫罐與加氫槍之間設(shè)置有氫氣壓縮機(jī)，當(dāng)平衡加注無(wú)法滿足時(shí)，通過(guò)氫氣壓縮機(jī)進(jìn)行增壓加注，加氫槍出口與氫燃料電池車燃料輸入端接通，為氫燃料電池車加氫服務(wù)；

6、所述充電系統(tǒng)包括車載燃料電池、蓄電池和充電槍，車載燃料電池的入口端與車載儲(chǔ)氫罐的出口端接通，其出口端與蓄電池的入口端接通，蓄電池出口與充電槍入口接通，將充電槍與純電車的充電口接通，為純電車充電服務(wù)。

7、更進(jìn)一步的，所述控制系統(tǒng)包括控制柜、操作界面、報(bào)警器和危險(xiǎn)氣體傳感器；報(bào)警器、危險(xiǎn)氣體傳感器及操作界面均與控制柜通信連接，其中，操作界面用于與用戶交互，報(bào)警器用于報(bào)警危險(xiǎn)氣體泄漏，危險(xiǎn)氣體傳感器將檢測(cè)到的危險(xiǎn)氣體濃度值反饋給控制柜。

8、更進(jìn)一步的，所述危險(xiǎn)氣體傳感器包括co傳感器和h2傳感器，co傳感器用于檢測(cè)補(bǔ)能車后車廂內(nèi)的co濃度，h2傳感器用于測(cè)補(bǔ)能車后車廂內(nèi)的h2濃度。

9、更進(jìn)一步的，h2傳感器和co傳感器根據(jù)控制柜事先設(shè)置好的h2、co濃度的最高閾值，若超過(guò)相應(yīng)最高閾值則控制柜會(huì)控制報(bào)警器發(fā)出警報(bào)聲，提示操作人員，防止氣體泄漏造成危險(xiǎn)。

10、更進(jìn)一步的，所述重整器出口的富氫合成氣包括h2、co、co2、h2o、ch3oh。

11、更進(jìn)一步的，所述氫氣純化裝置包括干燥裝置和氫氣提純裝置，出口的尾氣組分為co、co2、ch3oh。

12、更進(jìn)一步的，所述甲醇水溶液經(jīng)液體泵加壓至3-5mpa。

13、更進(jìn)一步的，所述高壓儲(chǔ)氫罐和車載儲(chǔ)氫罐均為35mpa儲(chǔ)氫罐。

14、更進(jìn)一步的，所述氫燃料電池車的加氫壓力為20-70mpa。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所述的一種基于甲醇高壓重整制氫發(fā)電的制儲(chǔ)加一體化綜合補(bǔ)能車的有益效果是：

16、(1)、本實(shí)用新型所提出的移動(dòng)式補(bǔ)能車，可在后車廂內(nèi)實(shí)現(xiàn)甲醇現(xiàn)場(chǎng)制氫，制備的氫氣可供氫燃料電池車加氫、車載燃料電池發(fā)電及蓄電池儲(chǔ)電，可靈活移動(dòng)，并根據(jù)負(fù)載車輛需求，通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)能車加氫、充電的多模式切換，能夠在各個(gè)無(wú)加氫站、無(wú)充電樁的地點(diǎn)進(jìn)行加氫/供電救援服務(wù)，可助力推進(jìn)氫能源汽車和純電車的快速發(fā)展，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

17、(2)、本實(shí)用新型采用甲醇高壓重整制氫技術(shù)，將甲醇水溶液加壓至3-5mpa后再進(jìn)行重整反應(yīng)，利用液體泵耗功小的特點(diǎn)，降低了儲(chǔ)氫過(guò)程中的氫氣壓縮機(jī)耗功，即可增加移動(dòng)式補(bǔ)能車的有效工作時(shí)長(zhǎng)。

18、(3)、本實(shí)用新型所提出的車載高壓甲醇重整的移動(dòng)式補(bǔ)能車設(shè)置了催化燃燒與催化重整一體化裝置，回收氫氣純化裝置后的尾氣進(jìn)行催化燃燒，解決了現(xiàn)場(chǎng)制氫的熱源供給問(wèn)題，同時(shí)避免了尾氣排空帶來(lái)的能量浪費(fèi)，為移動(dòng)式加氫車技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的方向。

19、附圖說(shuō)明

20、構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

21、圖1為本發(fā)明所述的一種基于甲醇高壓重整制氫發(fā)電的制儲(chǔ)加一體化綜合補(bǔ)能車的流程框圖；

22、圖2為本發(fā)明所述的一種基于甲醇高壓重整制氫發(fā)電的制儲(chǔ)加一體化綜合補(bǔ)能車的結(jié)構(gòu)示意圖；

技術(shù)特征：

1.一種基于甲醇高壓重整制氫發(fā)電的制儲(chǔ)加一體化綜合補(bǔ)能車，其特征在于：包括牽引車(1)和后車廂(2)，所述后車廂(2)內(nèi)設(shè)置有甲醇高壓重整制氫系統(tǒng)(3)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)(4)、控制系統(tǒng)(5)、加氫系統(tǒng)(6)及充電系統(tǒng)(7)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于甲醇高壓重整制氫發(fā)電的制儲(chǔ)加一體化綜合補(bǔ)能車，其特征在于：所述控制系統(tǒng)(5)包括控制柜(51)、操作界面(52)、報(bào)警器(53)和危險(xiǎn)氣體傳感器；報(bào)警器(53)、危險(xiǎn)氣體傳感器及操作界面(52)均與控制柜(51)通信連接，其中，操作界面(52)用于與用戶交互，報(bào)警器(53)用于報(bào)警危險(xiǎn)氣體泄漏，危險(xiǎn)氣體傳感器將檢測(cè)到的危險(xiǎn)氣體濃度值反饋給控制柜(51)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于甲醇高壓重整制氫發(fā)電的制儲(chǔ)加一體化綜合補(bǔ)能車，其特征在于：所述危險(xiǎn)氣體傳感器包括co傳感器(54)和h2傳感器(55)，co傳感器(54)用于檢測(cè)補(bǔ)能車后車廂(2)內(nèi)的co濃度，h2傳感器(55)用于測(cè)補(bǔ)能車后車廂(2)內(nèi)的h2濃度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于甲醇高壓重整制氫發(fā)電的制儲(chǔ)加一體化綜合補(bǔ)能車，其特征在于：h2傳感器(55)和co傳感器(54)根據(jù)控制柜(51)事先設(shè)置好的h2、co濃度的最高閾值，若超過(guò)相應(yīng)最高閾值則控制柜(51)會(huì)控制報(bào)警器(53)發(fā)出警報(bào)聲，提示操作人員，防止氣體泄漏造成危險(xiǎn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于甲醇高壓重整制氫發(fā)電的制儲(chǔ)加一體化綜合補(bǔ)能車，其特征在于：所述重整器(36)出口的富氫合成氣包括h2、co、co2、h2o、ch3oh。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于甲醇高壓重整制氫發(fā)電的制儲(chǔ)加一體化綜合補(bǔ)能車，其特征在于：所述重整器(36)出口的合成氣經(jīng)氫氣純化裝置(37)進(jìn)行干燥和氫氣提純后，氫氣純化裝置(37)出口的尾氣組分為co、co2、ch3oh。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于甲醇高壓重整制氫發(fā)電的制儲(chǔ)加一體化綜合補(bǔ)能車，其特征在于：所述甲醇水溶液經(jīng)液體泵(33)加壓至3-5mpa。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于甲醇高壓重整制氫發(fā)電的制儲(chǔ)加一體化綜合補(bǔ)能車，其特征在于：所述高壓儲(chǔ)氫罐(42)和車載儲(chǔ)氫罐(43)均為35mpa儲(chǔ)氫罐。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于甲醇高壓重整制氫發(fā)電的制儲(chǔ)加一體化綜合補(bǔ)能車，其特征在于：所述氫燃料電池車(63)的加氫壓力為20-70mpa。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開(kāi)了一種基于甲醇高壓重整制氫發(fā)電的制儲(chǔ)加一體化綜合補(bǔ)能車，涉及移動(dòng)補(bǔ)能車技術(shù)領(lǐng)域，車體后車廂內(nèi)設(shè)有甲醇高壓重整制氫系統(tǒng)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)、加氫系統(tǒng)、充電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；甲醇水溶液經(jīng)泵加壓后通入汽化器、重整器，高壓合成氣通入氫氣純化裝置，分離的尾氣通入催化燃燒器；儲(chǔ)氫系統(tǒng)的高壓儲(chǔ)氫罐出口與加氫系統(tǒng)連接，車載儲(chǔ)氫罐出口與充電系統(tǒng)連接，加氫、充電系統(tǒng)分別與控制系統(tǒng)中的控制柜接通以實(shí)現(xiàn)多模式的切換；控制系統(tǒng)設(shè)有操作界面、氣體傳感器及報(bào)警裝置。本技術(shù)的補(bǔ)能車具有靈活移動(dòng)、加氫/充電一車兩用等優(yōu)點(diǎn)，利用高壓重整制氫可降低儲(chǔ)氫過(guò)程壓縮機(jī)耗功，同時(shí)避免了純化工藝后尾氣排空帶來(lái)的能量浪費(fèi)。

技術(shù)研發(fā)人員：秦江,冷爽,于彬,李成杰,哈嬋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20231214
技術(shù)公布日：2024/6/30