[发明专利]一种热超导体裂解醇制氢的内燃机全代燃动力装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热超导体裂解醇制氢的内燃机全代燃动力装置及方法，属于新能源技术领域。

背景技术

众所周知：石油是不可再生的一次性资源，采完就没有了。低碳醇基替代燃料是将甲醇或含水乙醇裂解或重整为含氢气、一氧化碳、甲烷等可燃气体与气态甲醇或乙醇共同输入点燃式或压燃式内燃机替代烷基燃料(汽、柴油)进行燃烧。内燃机是把燃料的热能转换成气缸的动能的机器，其转换率只有27％左右，有73％左右的热能从尾气和内燃机机体上浪费了。于是，人类发明了“醇氢能源技术”，以解决内燃机的燃料问题。“醇氢能源技术”的原理是：利用内燃机排出废气的余热，加热串联在内燃机排气管后面的醇氢转化装置，使装置中的甲醇蒸汽通过热催化剂，甲醇蒸汽就裂解成氢、一氧化碳、甲烷、碳氢化合物等可燃气体。因其中氢的含量达到60％以上，我们就把这种用裂解甲醇而变成的富含氢气的可燃气体称为“醇氢”。把“醇氢”输入内燃机代替汽油、柴油做燃料，降低燃料费，这就是“醇氢能源技术”。其价值在于：可以把各种废热能(包括内燃机排出的废气热能)转变成醇氢的化学能，变成财富。我国每年用于内燃机做燃料的汽油、柴油，有两亿多吨，如果使用甲醇裂解成醇氢代替，则每年可以为全国的内燃机派生产品例如汽车、船舶、拖拉机、推土机、汽、柴油内燃机的用户减少燃料费万亿元以上。

实施“醇氢能源技术”，使用甲醇裂解成醇氢代替汽油和柴油，首先，使用各种废热能，把甲醇裂解成醇氢，供给工业和民用，解决了内燃机的燃料问题，这就解决了主要的能源问题；第二，醇氢燃烧变成水和二氧化碳，不污染环境，解决了环保问题；第三，燃烧醇氢生成的二氧化碳比燃烧汽油、柴油生成的二氧化碳的减少量为：59.37％，解决了减排问题；第四，实施“醇氢能源技术”，必然带动甲醇产业、改装业、制造业及其相关的机械、电气、电子、钢铁、材料、化工、交通运输、服务等等行业的发展，这将提供很多就业岗位，将协助解决就业、扶贫问题。

但是，现有的甲醇裂解制氢全代燃或部分代燃的“醇氢能源技术”存在以下问题：

1、由于用现有材料如铝、铜、铁或不锈钢制造的裂解器，由于导热系数较低，使内腔前后温度相差100℃以上，导致甲醇不能完全裂解成醇氢。

这是因为催化剂的裂解温度必须在一定的范围内，如果催化剂的温度低于裂解温度的下限，则甲醇蒸汽就不会裂解，如果催化剂的温度高于裂解温度的上限，则催化剂就被烧坏了，就会失去活性，同样不能裂解甲醇。而现有的“醇氢能源技术”的裂解器，其甲醇蒸汽进入裂解器的方向与热废气流过裂解器的方向重合，裂解器的头尾温差将近100℃，头部的催化剂的温度在催化剂裂解温度范围内了，尾部的催化剂的温度还没有达到催化剂裂解温度范围内，尾部的催化剂的温度在催化剂裂解温度范围内了，头部的催化剂的温度已经超过催化剂裂解温度范围的上限了，则催化剂就被烧坏了，就会失去活性，不能裂解甲醇，因此，现有的技术不能把甲醇完全裂解成醇氢。

2、现有技术不能实现真正意义上的全代燃。

这是因为利用现有的常规技术和常规材料制造的醇氢转化器无法充分利用内燃机尾气热能，致使甲醇无法完全裂解。

(1)、内燃机排放的热量，很不稳定，致使催化剂不能稳定工作，甚至失效。从而造成裂解效果差，向内燃机供应的燃料热值不稳定。

(2)、热废气进入裂解器，传统材料和技术由于导热性差，热量无法被充分吸收，尾气热量的利用率低。

(4)、没有合理的保温措施，部件表面散热，浪费热能。

(5)、市面所售传统催化剂空速比(即每升催化剂在单位时间内能将甲醇裂解成氢气和一氧化碳的比率)只有0.8至1.0，由于受传统醇氢裂解催化剂裂解率的限制，要想达到用醇氢气体全部替代汽/柴油目的，裂解器必须做得极大，否则无法产生足够的氢气和一氧化碳等可燃气体来实现全部替代汽、柴油燃烧的目的。而如果裂解器体积太大就完全没有实用价值。而用高效甲醇裂解催化剂，则裂解器只需原有的五分之一即可，真正具有实用价值。

发明内容

为解决现有技术无法利用甲醇裂解制氢实现全代燃内燃机实用化的问题，解决全代燃技术的可行性、实用性问题，本发明的目的提供一种热超导体裂解醇制氢的内燃机全代燃动力装置及的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种热超导体裂解醇制氢的内燃机全代燃动力装置，包括：

醇氢裂解器，其上端一侧通过甲醇输送管连接甲醇箱，其上端另一侧通过上尾气管道连接内燃机；所述醇氢裂解器下端一侧通过氢气输送管连接储氢罐的上端，所述醇氢裂解器下端另一侧连接下尾气管道将尾气排出；