用于在車輛上產(chǎn)生動力的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及在車輛上產(chǎn)生動力。例如，本發(fā)明可W應(yīng)用于由燃料電池或內(nèi)燃機(jī)提 供動力的車輛，或配備有混合動力系統(tǒng)的車輛，比如使用燃料電池來為電池充電的插電式 車輛。
【背景技術(shù)】
[0002] 關(guān)于車輛和卡車排放的法規(guī)穩(wěn)步地要求最嚴(yán)格的排放；特別地，c〇2排放指標(biāo)近年 來被大幅度地降低，并會持續(xù)降低。同時，負(fù)責(zé)某些嚴(yán)重污染的城市的政府正在限制交通或 正在考慮運(yùn)樣做，W限制在特定環(huán)境中的C〇2排放的產(chǎn)生。實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的已知技術(shù)包括使 用電動車輛或混合動力車輛或插電式混合動力車輛。但是，運(yùn)些車輛的行駛范圍一般很受 限制。電池充電耗費(fèi)時間，并且比使用碳氨燃料比如汽油、柴油或天然氣的車輛的加油操作 一般所需的時間長得多。激活基于碳氨化合物的內(nèi)燃機(jī)來為電池充電并擴(kuò)展車輛的行駛范 圍也產(chǎn)生C〇2排放。
[0003] 鑒于上述缺陷，存在對用于產(chǎn)生動力W給車輛電池（即蓄能裝置）充電的方法加 W改進(jìn)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的一個主題在于通過提出一種用于在車輛上產(chǎn)生動力的方法來解決上述 問題。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，該方法包括： 陽〇化]-通過使生化分解單元中的氨前驅(qū)體發(fā)生化學(xué)分解來產(chǎn)生氣體，其中所述生化分 解單元被安裝在車輛上，并存儲至少一種適于分解所述氨前驅(qū)體的蛋白質(zhì)組分；
[0006]-在安裝在車輛上的至少一個動力產(chǎn)生裝置中將所述氣體轉(zhuǎn)化為動力。
[0007] 由此，提出一種原地動力產(chǎn)生機(jī)制。換句話說，動力的產(chǎn)生發(fā)生在車輛上。更準(zhǔn)確 地說，根據(jù)本發(fā)明的動力產(chǎn)生機(jī)制基于氨前驅(qū)體的分解。該分解通過使用安裝在車輛上的 生化分解單元來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的生化分解單元存儲催化化學(xué)反應(yīng)的一種或多種蛋白質(zhì) 組分。更準(zhǔn)確地說，蛋白質(zhì)組分適于催化氨前驅(qū)體的水解（即分解）。該分解導(dǎo)致產(chǎn)生氣 體。
[0008] 在一個具體的實(shí)施例中，蛋白質(zhì)組分適于使氨前驅(qū)體分解為氨氣。
[0009] 在另一具體實(shí)施例中，蛋白質(zhì)組分適于使氨前驅(qū)體分解為氨氣。
[0010] 在一個具體實(shí)施例中，氨氣如下地產(chǎn)生：
[0011] -首先，用第一蛋白質(zhì)組分使氨前驅(qū)體分解，W產(chǎn)生氨氣；
[0012] -然后，用第二蛋白質(zhì)組分使所產(chǎn)生的氨氣分解，W產(chǎn)生氨氣。
[0013] 產(chǎn)生之后，該氣體就可W被存儲或可W在安裝在車輛上的一個或多個動力產(chǎn)生裝 置中被直接轉(zhuǎn)化為動力。
[0014] 在本文中，術(shù)語"動力產(chǎn)生裝置"應(yīng)被理解為指的是任何適于由氣體產(chǎn)生動力的組 件、裝置或系統(tǒng)。
[0015] 在一個具體實(shí)施例中，動力產(chǎn)生裝置為燃料電池。例如，燃料電池可被供給由生化 分解單元所產(chǎn)生出來的氣體（氨氣、氨氣等）。燃料電池可被用于產(chǎn)生電力。在一個具體實(shí) 施例中，由燃料電池所產(chǎn)生的電力可W供給電動機(jī)，W產(chǎn)生機(jī)械能。
[0016] 在另一具體實(shí)施例中，動力產(chǎn)生裝置為內(nèi)燃機(jī)。在該具體情況下，所產(chǎn)生的氣體被 用作燃機(jī)中的燃料。
[0017] 有利地，在動力產(chǎn)生裝置的輸出處所產(chǎn)生的動力（例如電力）被用來為例如安裝 在車輛上的電池充電。
[0018] 在一個具體實(shí)施例中，由生化分解單元產(chǎn)生的氣體被引導(dǎo)（即被傳送）到至少一 個固體吸收基質(zhì)，在該基質(zhì)處氣體被通過吸附作用存儲。有利地，該固體吸收基質(zhì)被存儲在 安裝在車輛上的容器（或儲箱）（下文中被稱為基質(zhì)存儲容器）中。根據(jù)本發(fā)明，如果期 望將氣體（氨氣、氨氣等）傳送給動力產(chǎn)生裝置，那么固體吸收基質(zhì)就被加熱，W釋放其上 存儲的氣體。由此，存儲固體吸收基質(zhì)的容器用作氣體緩存裝置，W為動力產(chǎn)生裝置供應(yīng)氣 體。由此，根據(jù)本發(fā)明的動力產(chǎn)生裝置的氣體供應(yīng)簡單、更快速并且更安全。
[0019] 在一個優(yōu)選實(shí)施例中，在車輛上存儲預(yù)定量的氨前驅(qū)體。例如，在車輛運(yùn)行期間， 計算要注入生化分解單元中的氨前驅(qū)體的期望量。該計算可W根據(jù)與已消耗的氨氣（或氨 氣，或任何合適類型的氣體）的量（即傳送給動力產(chǎn)生裝置的氣體的量）有關(guān)的信息來進(jìn) 行。在一個具體實(shí)施例中，該信息可W源自溫度傳感器、壓強(qiáng)傳感器或流量計、或運(yùn)些傳感 器的任何組合所提供的數(shù)據(jù)。在另一具體實(shí)施例中，該信息可W源自被配置為測量在固體 吸收基質(zhì)中存儲的氨的濃度的裝置所提供的數(shù)據(jù)。在又一具體實(shí)施例中，該信息可W推導(dǎo) 自對氨的消耗的估計。
[0020] 有利地，（存儲在生化分解單元中的）蛋白質(zhì)組分包括至少一種酶。特別地，嗜熱 類型的酶是非常合適的。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，生化分解單元可W存儲脈酶。脈酶可WW 任何合適的方式來存儲。例如，在第一實(shí)施例中，脈酶可被固定化于不同的樹脂層中。在第 二實(shí)施例中，脈酶可被固定在膜上。
[0021] 在一個具體實(shí)施例中，氨前驅(qū)體為尿素水溶液。
[0022] 術(shù)語"尿素溶液"應(yīng)被理解為指的是任何含有尿素的溶液（一般為水溶液）。本 發(fā)明使用水/尿素低共烙溶液獲得了良好的結(jié)果，運(yùn)種溶液具有質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：例如，根據(jù)ISO 22241標(biāo)準(zhǔn)，在AdBIue膨溶液（市售尿素溶液）的情況下，尿素含量介于31. 8%至33. 2% (按重量計）之間（即32. 5+/-0.7wt%)，因此，氨的可用量介于18.0%至18. 8%之間。本 發(fā)明也可被應(yīng)用于尿素含量比低共烙溶液更高的尿素水溶液：例如，可W使用在重量上包 含40%的尿素的所謂的AdBlue液40,W提供比低共烙溶液更大的行駛范圍。本發(fā)明也可 被應(yīng)用于也W水溶液形式的尿素/甲酸錠混合物，該混合物W商業(yè)名稱Denoxium?銷售，其 組分之一值enoxium-30)包含與A祀Ilte吸溶液等量的氨。后者的優(yōu)點(diǎn)在于僅從-30°C(而 不是-irc)起才凍結(jié)，但缺點(diǎn)在于與可能的甲酸釋放相關(guān)的腐蝕問題。本發(fā)明也可W應(yīng)用 于甲酸脈。本發(fā)明在水/尿素低共烙溶液的情況下特別有利，因?yàn)樵撊芤涸跉庹局袕V為提 供。
[0023] 在一個具體實(shí)施例中，尿素溶液在化學(xué)分解之前可被部分地存儲在位于生化分解 單元內(nèi)部的室中。
[0024] 在另一具體實(shí)施例中，固體吸收基質(zhì)被存儲在第一儲箱中，而氨前驅(qū)體則被存儲 在第二儲箱中。有利地，（存儲氨前驅(qū)體的）第二儲箱W連通的方式與所述生化分解單元 連接，而所述生化分解單元則W連通的方式與（存儲固體吸收基質(zhì)的）第一儲箱連接。在 第一實(shí)施例中，第一儲箱和第二儲箱可W是分開的儲箱。在第二實(shí)施例中，第一儲箱和第二 儲箱可W是同一容器的兩個分開的室。 陽O巧]應(yīng)注意，氨前驅(qū)體、尤其是AdBIue飯溶液（市售尿素溶液）存在眾所周知的充裝 標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)。因此不再寶述為儲箱充裝氨前驅(qū)體。例如，運(yùn)可W通過使用按現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計 的噴嘴和/或具有專用接口的瓶來實(shí)現(xiàn)。
[0026]在一個具體實(shí)施例中，生化分解單元可W位于氨前驅(qū)體的儲箱的下方。在該具體 實(shí)施例中，可W利用重力向生化分解單元運(yùn)輸氨前驅(qū)體的分流（即一部分氨前驅(qū)體）。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，如果氨前驅(qū)體通過熱分解產(chǎn)生水，那么將水與氨分離、收集，并優(yōu)選 地阻止水存儲在固體吸收基質(zhì)上。水與氨W及普遍而言與其他可能的熱分解產(chǎn)物（一般為 氣體，例如C〇2)的分離可W使用液體-蒸汽分離單元來實(shí)現(xiàn)。例如，液體-蒸汽分離單元可 W包括（或是）冷凝器或一層或多層膜，該膜例如是美國專利4758250中所披露的聚合物 膜。冷凝器可W是：專用冷凝器，其包括具有?？谛螤畹墓?，所述管具有處于不同溫度的不 同部分（如在下文示例2中所述）；相變材料；或用于冷卻和冷凝氣體的任何其他裝置?；?者，冷凝器可W是已經(jīng)存在于車輛上的設(shè)備的一部分，例如是車輛空調(diào)系統(tǒng)的一部分。運(yùn)也 適用于氨氣的情況。
[0028]在一個具體實(shí)施例中，收集的水可W通過使用動力產(chǎn)生裝置所散發(fā)的熱量來汽 化，和/或至少一部分水可W被存儲，例如供溶解多余的氨所用，因?yàn)槎嘤嗟陌睍构腆w吸 收基質(zhì)的儲箱不合理地受壓（參見下述具有壓強(qiáng)釋放閥口的實(shí)施例）。
[0029]氨或氨使用氣體線路來傳送（至動力產(chǎn)生裝置），該氣體線路可W包括接近計量 點(diǎn)的止回閥。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的方法使用兩個分開的儲箱：一個用于氨前驅(qū)體，一個用于通過吸附 作用存儲氨的固體吸收基質(zhì)。如在專利申請W02006/012903中所述，金屬氨絡(luò)物鹽（優(yōu)選 地是堿±金屬氯化物）可被用作氨的固體存儲介質(zhì)。
[0031] 有利地，生化分解單元配備有加熱器。該加熱器可W為酶或蛋白質(zhì)