一種醇氫電動水上運輸工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電動水上運輸工具技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電動水上運輸工具，尤其涉及一種醇氫電動水上運輸工具。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，大部分運輸工具(如汽車、輪船、飛機)都以汽油、柴油為燃料，不僅消耗了大量的石油資源，而且汽車、飛機尾氣中所含的氮氧化物、碳氫化物、一氧化碳等造成了大氣的嚴重污染。為了保持國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，保護人類居住環(huán)境和保障能源供給，世界各國政府紛紛投入大量的人力、物力尋求解決這些問題的各種途徑。
[0003]有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計一種新的運輸工具動力提供方式，以便克服現(xiàn)有方式的上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種醇氫電動水上運輸工具，可利用甲醇作為水上運輸工具的能源，解決能源危機，減少車輛排放。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種醇氫電動水上運輸工具，所述電動水上運輸工具包括:甲醇制氫系統(tǒng)、氫氣發(fā)電系統(tǒng)、電動發(fā)動機，甲醇制氫系統(tǒng)、氫氣發(fā)電系統(tǒng)、電動發(fā)動機依次連接；
[0007]所述甲醇制氫系統(tǒng)包括制氫子系統(tǒng)、氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)、收集利用子系統(tǒng)，制氫子系統(tǒng)、氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)、氫氣發(fā)電系統(tǒng)、收集利用子系統(tǒng)依次連接；
[0008]所述制氫子系統(tǒng)利用甲醇水制備氫氣，所述制氫子系統(tǒng)包括固態(tài)氫氣儲存容器、液體儲存容器、原料輸送裝置、快速啟動裝置、制氫設(shè)備、膜分離裝置；
[0009]所述制氫設(shè)備包括換熱器、氣化室、重整室；膜分離裝置設(shè)置于分離室內(nèi)，分離室設(shè)置于重整室的里面；所述固態(tài)氫氣儲存容器、液體儲存容器分別與制氫設(shè)備連接；液體儲存容器中儲存有液態(tài)的甲醇和水；
[0010]所述快速啟動裝置為制氫設(shè)備提供啟動能源；所述快速啟動裝置包括第一啟動裝置、第二啟動裝置；所述第一啟動裝置包括第一加熱機構(gòu)、第一氣化管路，第一氣化管路的內(nèi)徑為I?2mm，第一氣化管路緊密地纏繞于第一加熱機構(gòu)上；所述第一氣化管路的一端連接液體儲存容器，通過原料輸送裝置將甲醇送入第一氣化管路中；第一氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過點火機構(gòu)點火燃燒；或者，第一氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達到自燃點，甲醇從第一氣化管路輸出后直接自燃；所述第二啟動裝置包括第二氣化管路，第二氣化管路的主體設(shè)置于所述重整室內(nèi)，第一氣化管路或/和第二氣化管路輸出的甲醇為重整室加熱的同時加熱第二氣化管路，將第二氣化管路中的甲醇氣化；所述重整室內(nèi)壁設(shè)有加熱管路，加熱管路內(nèi)放有催化劑；所述快速啟動裝置通過加熱所述加熱管路為重整室加熱；所述制氫系統(tǒng)啟動后，制氫系統(tǒng)通過制氫設(shè)備制得的氫氣提供運行所需的能源；[0011 ] 所述快速啟動裝置的初始啟動能源為若干太陽能啟動模塊，太陽能啟動模塊包括依次連接的太陽能電池板、太陽能電能轉(zhuǎn)換電路、太陽能電池；太陽能啟動模塊為第一加熱機構(gòu)提供電能；或者，所述快速啟動裝置的初始啟動能源為手動發(fā)電機，手動發(fā)電機將發(fā)出的電能存儲于電池中；
[0012]所述催化劑包括Pt的氧化物、Pd的氧化物、Cu的氧化物、Fe的氧化物、Zn的氧化物、稀土金屬氧化物、過渡金屬氧化物。其中貴金屬Pt含量占催化劑總質(zhì)量的0.5%?2%，Pd含量占催化劑總質(zhì)量的1%?5%，Cu的氧化物占催化劑總質(zhì)量的5%?15%，F(xiàn)e的氧化物占催化劑總質(zhì)量的2%?10%，Zn的氧化物占催化劑總質(zhì)量的10%?25%，稀土金屬氧化物占催化劑總質(zhì)量的5%?45%，其余為過渡金屬氧化物；
[0013]或者，所述催化劑為銅基催化劑，包括物質(zhì)及其質(zhì)量份數(shù)為:3-17份的CuO，3_18份的 ZnO, 0.5-3 份的 ZrO, 55-80 份的 Al2O3,1-3 份的 CeO2,1-3 份的 La2O3;
[0014]所述固態(tài)氫氣儲存容器中儲存固態(tài)氫氣，當制氫系統(tǒng)啟動時，通過氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氫氣，氣態(tài)氫氣通過燃燒放熱，為制氫設(shè)備提供啟動熱能，作為制氫設(shè)備的啟動能源；
[0015]所述液體儲存容器中的甲醇和水通過原料輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進入氣化室氣化；氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室下部及中部溫度為300°C?420°C;所述重整室上部的溫度為400°C?570°C;重整室與分離室通過連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部，能通過重整室上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為350°C?5700C ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣；
[0016]所述原料輸送裝置提供動力，將液體儲存容器中的原料輸送至制氫設(shè)備；所述原料輸送裝置向原料提供0.15?5MPa的壓強，使得制氫設(shè)備制得的氫氣具有足夠的壓強；
[0017]所述制氫設(shè)備啟動制氫后，制氫設(shè)備制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持制氫設(shè)備運行；
[0018]所述制氫設(shè)備制得的氫氣輸送至膜分離裝置進行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內(nèi)外壓強之差大于等于0.7M Pa ;所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%?78%，銀占22%?25% ；
[0019]所述制氫子系統(tǒng)將制得的氫氣通過傳輸管路實時傳輸至氫氣發(fā)電系統(tǒng)；所述傳輸管路設(shè)有氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)，用于調(diào)整傳輸管路中的氣壓；所述氫氣發(fā)電系統(tǒng)利用制氫子系統(tǒng)制得的氫氣發(fā)電；
[0020]所述氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)包括微處理器、氣體壓力傳感器、閥門控制器、出氣閥、出氣管路；所述氣體壓力傳感器設(shè)置于傳輸管路中，用以感應(yīng)傳輸管路中的氣壓數(shù)據(jù)，并將感應(yīng)的氣壓數(shù)據(jù)發(fā)送至微處理器；所述微處理器將從氣體壓力傳感器接收的該氣壓數(shù)據(jù)與設(shè)定閾值區(qū)間進行比對；當接收到的壓力數(shù)據(jù)高于設(shè)定閾值區(qū)間的最大值，微處理器控制閥門控制器打開出氣閥設(shè)定時間，使得傳輸管路中氣壓處于設(shè)定范圍，同時出氣管路的一端連接出氣閥，另一端連接所述制氫子系統(tǒng)，通過燃燒為制氫子系統(tǒng)的需加熱設(shè)備進行加熱；當接收到的壓力數(shù)據(jù)低于設(shè)定閾值區(qū)間的最小值，微處理器控制所述制氫子系統(tǒng)加快原料的輸送速度；
[0021]所述收集利用子系統(tǒng)連接氫氣發(fā)電系統(tǒng)的排氣通道出口，從排出的氣體中分別收集氫氣、氧氣、水，利用收集到的氫氣、氧氣供制氫子系統(tǒng)或/和氫氣發(fā)電系統(tǒng)使用，收集到的水作為制氫子系統(tǒng)的原料，從而循環(huán)使用；
[0022]所述收集利用子系統(tǒng)包括氫氧分離器、氫水分離器、氫氣止回閥、氧水分離器、氧氣止回閥，將氫氣與氧氣分離，而后分別將氫氣與水分離、氧氣與水分離；
[0023]所述氫氣發(fā)電系統(tǒng)包括燃料電池，燃料電池包括若干子燃料電池模塊，各個子燃料電池模塊包括至少一個超級電容。
[0024]所述水上運輸工具還包括風能轉(zhuǎn)電能模塊，將風能轉(zhuǎn)化為電能存儲在電池中；而后通過第二電動發(fā)動機驅(qū)動運輸工具。
[0025]一種醇氫電動水上運輸工具，所述電動水上運輸工具包括:甲醇制氫系統(tǒng)、氫氣發(fā)電系統(tǒng)、電動發(fā)動機，甲醇制氫系統(tǒng)、氫氣發(fā)電系統(tǒng)、電動發(fā)動機依次連接；
[0026]所述甲醇制氫系統(tǒng)利用甲醇水蒸氣重整制備氫氣，氫氣通過鍍有鈀銀合金的膜分離裝置獲得高純度的氫氣，獲取的氫氣通過氫氣發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電，發(fā)出的電能供電動發(fā)動機工作。
[0027]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述甲醇制氫系統(tǒng)包括制氫子系統(tǒng)、氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)、收集利用子系統(tǒng)，制氫子系統(tǒng)、氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)、氫氣發(fā)電系統(tǒng)、收集利用子系統(tǒng)依次連接;
[0028]所述制氫子系統(tǒng)利用甲醇水制備氫氣，所述制氫子系統(tǒng)包括固態(tài)氫氣儲存容器、液體儲存容器、原料輸送裝置、快速啟動裝置、制氫設(shè)備、膜分離裝置；
[0029]所述制氫設(shè)備包括換熱器、氣化室、重整室；膜分離裝置設(shè)置于分離室內(nèi)，分離室設(shè)置于重整室的里面；所述固態(tài)氫氣儲存容器、液體儲存容器分別與制氫設(shè)備連接；液體儲存容器中儲存有液態(tài)的甲醇和水；
[0030]所述快速啟動裝置為制氫設(shè)備提供啟動能源；所述快速啟動裝置包括第一啟動裝置、第二啟動裝置；所述第一啟動裝置包括第一加熱機構(gòu)、第一氣化管路，第一氣化管路的內(nèi)徑為I?2mm，第一氣化管路緊密地纏繞于第一加熱機構(gòu)上；所述第一氣化管路的一端連接液體儲存容器，通過原料輸送裝置將甲醇送入第一氣化管路中；第一氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過點火機構(gòu)點火燃燒；或者，第一氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達到自燃點，甲醇從第一氣化管路輸出后直接自燃；所述第二啟動裝置包括第二氣化管路，第二氣化管路的主體設(shè)置于所述重整室內(nèi)，第一氣化管路或/和第二氣化管路輸出的甲醇為重整室加熱的同時加熱第二氣化管路，將第二氣化管路中的甲醇氣化；所述重整室內(nèi)壁設(shè)有加熱管路，加熱管路內(nèi)放有催化劑；所述快速啟動裝置通過加熱所述加熱管路為重整室加熱；所述制氫系統(tǒng)啟動后，制氫系統(tǒng)通過制氫設(shè)備制得的氫氣提供運行所需的能源；
[0031]所述固態(tài)氫氣儲存容器中儲存固態(tài)氫氣，當制氫系統(tǒng)啟動時，通過氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氫氣，氣態(tài)氫氣通過燃燒放熱，為制氫設(shè)備提供啟動熱能，作為制氫設(shè)備的啟動能源；
[0032]所述液體儲存容器中的甲醇和水通過原料輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進入氣化室氣化；氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室下部及中部溫度為300°C?420°C;所述重整室上部的溫度為400°C?570°