[发明专利]一种氢气发生装置

说明书

本发明涉及柴油车氢气发生技术领域，公开了一种氢气发生装置，其包括储氨装置、裂解装置及纯化装置，储氨装置内填充有储氨材料，柴油机的尾气排气管穿设于储氨装置；尾气排气管上设置有排气支路管，排气支路管位于储氨装置的上游，排气支路管连接于裂解装置，裂解装置上设置有排气口；裂解装置内设置有反应炉，反应炉的内壁涂覆有氨催化裂解催化剂，反应炉与储氨装置连接，反应炉的外侧设置有电加热机构；纯化装置连接于反应炉。柴油机的尾气加热储氨材料，使之释放氨气；排气支路内的尾气将反应炉加热至第一预设温度后，电加热机构加热反应炉至第二预设温度，氨气在反应炉内进行催化裂解生成氢气和氮气；纯化装置对混合气体进行纯化。

技术领域

本发明涉及柴油车氢气发生技术领域，尤其涉及一种氢气发生装置。

背景技术

氢气是一种清洁的燃料，氢能是未来有发展前景的新能源之一。氢的利用主要包括氢的生产、储存和运输、应用三个方面，而氢的储存是其中的关键。氢气储存技术的滞后，限制了氢的大规模应用，特别是交通工具上的应用。目前，应用最多的储氢方式是高压储氢，但主要缺点是高压氢瓶的是需要较大的体积和如何构筑理想的圆柱形外形；另外还需要解决阀体与容器的接口及快速加氢等关键技术。因此高压压缩储氢容器还需要进一步发展。同时由于高压压缩储氢容器受限于氢气本身的密度，其储氢量很难大幅度的提高。

为解决上述这些问题，目前采用的最有效方法是选择合适的具有高能量密度的原料催化转化即时产生氢气。氨由于具有高能量密度和重量储氢量，分解只生成氮气和氢气，无CO等有害产物的产生。因此，氨作为氢的载体具有较大的应用前景。传统氨分解制氢技术主要是将液氨经预热器蒸发成气氨，然后在一定温度下，通过填充有催化剂的氨分解炉，氨气即被分解成含氢75％、含氮25％的氢氮混合气。其反应为：

2NH₃→3H₂+N₂—Q(1)

氨分解温度约在650℃-800℃，分解率可达99％以上，分解后的高温混合气经冷却至常温，进入变压吸附系统去除杂质气体。

近年来，基于固体储氨材料的固态SSCR技术在柴油车尾气净化领域得到了很好的应用，该技术能够快速、高效、稳定的为SCR系统提供NH₃还原剂，固体储氨装置(1)内储氨材料加热释放氨气，其反应式如下：

Ma(NH₃)_nXz_nNH₃+MaXz(2)

因此，以固体储氨系统作为氨源，该系统可以提供稳定的氨气气源，通过催化裂解反应制取氢气，为车载燃料电池系统提供燃料，会很好的满足车用燃料电池系统对氢气的需求。这种氢气随用随制的方式很好的解决氢气存储所面临的一系列问题。

美国专利USP7037484B1公开了一种裂解氨气或其它富氢气体制氢气的等离子体反应器。其特征是，等离子体反应器的内部用电介质横隔膜分成两个腔，等离子体由微波发生器产生，微波发生器通过天线向第一腔中发射电磁能，电磁能穿过电介质隔膜在第二个腔中产生等离子体放电，使注入第二个腔的氨气或其它原料分解产生氢气，反应器中没有催化剂介入。此反应器的结构比较复杂。

国际专利申请WO2007119262A2公开了一种用液氨生产氢气和氮气的装置。其特征是，反应器由三个反应腔体构成，氨气在前两个腔体中进行常规热催化分解，在第三个腔体中进行微波等离子体分解。生成的氢气供给碱性燃料电池使用。该装置的工作温度在250～950℃之间。此发明结构复杂，其中热分解氨气在很高温度下进行。

因此，亟需一种氢气发生装置，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氢气发生装置，其结构简单，而且可以大量产生的氢气，足以满足氢气使用装置的氢气需求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：