[发明专利]纯电动汽车镁-水采暖设备及工艺

说明书

技术领域

本发明属于纯电动汽车采暖的设备及工艺技术领域，尤其涉及一种不消耗纯电动汽车的电能而采用金属镁粉与水发生反应的方式来提供热能的设备及工艺。

背景技术

节能环保是当今全世界共同倡导的主题，纯电动汽车将成为未来汽车行业发展的必然趋势。纯电动汽车取消了燃油发动机，没有燃油发动机的余热，驾驶室的采暖将消耗大量的电能，严重影响了纯电动汽车的行驶里程。

目前的纯电动汽车采暖方案有三种，即燃油式加热、PTC半导体电加热、热泵加热。燃油式加热方案不会影响行驶里程，但其违背了纯电动汽车的环保理念；热泵加热方案和PTC半导体电加热方案都消耗大量的电能，影响行驶里程。目前有些理论采用镁铝活跃等金属与水反应，产生热量给汽车供热，但由于存在以下缺陷，仅存在理论的可能，无法与现实相结合。1、镁粉是易燃的固态金属粉末，添加镁粉应避免干摩擦，以杜绝摩擦产生的火花点燃镁粉；2、镁的密度大于水，镁粉会逐渐沉积在反应液的底层，使反应速率和反应程度都降低；3、产生的热量很难被导出；4、不能实现持续匀速的按需制氢。

发明内容

为了解决上述的问题，我们研发设计了新的一种基于自主技术的纯电动汽车镁-水采暖设备及工艺，该设备不消耗纯电动汽车的电能，该工艺采用金属镁粉与水发生反应的方式来提供热能。

镁粉与水反应产生氢气和氢氧化镁及大量的热能，即

Mg+2H₂O→Mg(OH)₂+H₂+热量

为了实现上述目的本发明采用的技术方案是：一种纯电动汽车镁-水采暖设备及工艺，纯电动汽车镁-水采暖工艺是：把镁粉与惰性润滑剂按比例混合，制成粘稠的悬浊态镁粉混合液，由注射泵将悬浊态镁粉混合液安全地输送至反应容器中，与反应容器中的水发生反应，可控的持续匀速按需制氢，利用镁粉与水反应产生的热能直接为汽车供暖，产生的氢气供给质子交换膜氢燃料电池发电，质子交换膜氢燃料电池发出的电能再驱动PTC加热器加热供暖；产生的氢氧化镁是优良的防火阻燃剂，其作为防火建筑材料的主要添加剂而得到广泛使用。

一种纯电动汽车镁-水采暖设备及工艺，所述纯电动汽车镁-水采暖设备由制氢反应设备、质子交换膜氢燃料电池、减压阀、除水器、风扇、附件和控制电路组成，所述制氢反应设备包括反应容器、注射泵、安全阀、尾料阀、单向阀、气压表、过滤器和PTC加热器，所述反应容器上面设有注射泵，注射泵与反应容器之间设有单向阀；反应容器下面设有PTC加热器，所述PTC加热器嵌入反应容器内，PTC加热器通过电线连接质子交换膜氢燃料电池；所述反应容器上面设有安全阀和气压表，下面设有尾料阀，反应容器外壁上设有散热片；所述反应容器向上通过气管连接过滤器、除水器、减压阀和质子交换膜氢燃料电池；所述注射泵上面设有自锁式压缩手柄，注射泵的活塞上设有料位指示针，注射泵上面设有端盖。

把镁粉与惰性润滑剂按比例混合，制成粘稠的悬浊态镁粉混合液，由注射泵将悬浊态镁粉混合液安全地输送至反应容器中，与反应容器中的水发生反应，该料液可以由注射泵缓慢输送，使镁粉与水在反应容器中进行可控的持续性匀速制氢，该工艺可安全有效地控制镁与水的反应过程，并按照质子交换膜氢燃料电池的需氢量制氢，无需高压容器储氢，满足纯电动汽车至少需要能够连续几个小时的采暖的要求，如果采用一次性投放镁粉的方式工作，将有大量的镁粉与水混合，使得镁与水的反应过程很难控制。

所述制氢反应设备为整体回收可更换式设备，回收后的制氢反应设备经过收集氢氧化镁和重新填料，可循环使用，具备安全可靠、轻便耐用、结构简单等特点；所述制氢反应设备的PTC接线端子与外部接线端子之间采用触点式连接，其氢气管路与外部氢气管路之间采用快插式连接，拆卸和安装非常简便，回收后的制氢反应设备需经过专业人员收集氢氧化镁和重新填料，再送到指定网点，使用者只需去指定网点换领即可，可以循环使用。

所述PTC加热器安装在反应容器的底部，它不直接散热，而是通过反应液释放热量，反应液底层加热及自搅拌。镁与水在85℃以上能够比较充分地反应，这样安装所损失的效率可忽略，但是形成了两个有利于镁-水反应的条件：第一，PTC加热元件表面温度大于100℃，其周围的反应液局部温度可达90℃以上，使得镁与水在此局部能够快速、充分地反应；第二，在PTC加热元件周围产生的大量氢气泡和热液快速上升，能够起到搅拌器的作用，进一步促进镁与水的反应。