[发明专利]一种氨重整分离一体化装置及包括其的氢-氨混合动力系统

权利要求书

1.一种氨重整分离一体化装置，其特征在于：包括相互连通的氨微通道热重整模块和氢气选择性分离模块；

所述氨微通道热重整模块包括氨气腔(26)、废气换热腔(4)、重整气腔一(27)、氨气重整微通道(3)和电热层(2)，在氨气腔(26)内均匀布置若干氨气重整微通道(3)，氨气腔(26)和重整气腔一(27)分别设置在废气换热腔(4)的左右两端，若干氨气重整微通道(3)的两端分别与氨气腔(26)和重整气腔一(27)连通，在氨气腔(26)上设有氨气进气口(1)，在废气换热腔(4)的外壁面包裹一层电热层(2)，在废气换热腔(4)上设有发动机废气进口(6)和发动机废气出口(7)，在重整气腔一(27)上开设有重整气出口(5)；

所述氢气选择性分离模块包括重整气腔二(28)、氢气分离腔(10)、重整气腔三(29)和氢气选择性通过复合管(9)，在氢气分离腔(10)内均匀布置若干氢气选择性通过复合管(9)，重整气腔二(28)和重整气腔三(29)分别设置在氢气分离腔(10)的左右两端，若干氢气选择性通过复合管(9)的两端分别与重整气腔二(28)和重整气腔三(29)连通，在重整气腔二(28)上设有重整气进口(8)，重整气出口(5)和重整气进口(8)通过管道连通，在氢气分离腔(10)上设有氢气出口(11)，在重整气腔三(29)上设有富氢氨重整气出口(12)。

2.根据权利要求1所述的一种氨重整分离一体化装置，其特征在于：所述氨气重整微通道(3)为管状结构，包括氨气重整微通道外壳(13)，在氨气重整微通道外壳(13)内部涂覆一层Ni催化层(14)，氨气重整微通道外壳(13)内部为微通道重整腔(15)。

3.根据权利要求1所述的一种氨重整分离一体化装置，其特征在于：所述氢气选择性通过复合管(9)包括从外到内依次设置的钯膜层(16)、Pd/γ-Al₂O₃层(17)和Pd/α-Al₂O₃层(18)。

4.根据权利要求3所述的一种氨重整分离一体化装置，其特征在于：所述钯膜层(16)、Pd/γ-Al₂O₃层(17)和Pd/α-Al₂O₃层(18)的膜管直径为1.0-1.2mm。

5.根据权利要求1所述的一种氨重整分离一体化装置，其特征在于：所述氨气腔(26)与废气换热腔(4)之间通过第一隔板分隔，废气换热腔(4)与重整气腔一(27)之间通过第二隔板分隔；重整气腔二(28)与氢气分离腔(10)通过第三隔板分隔，氢气分离腔(10)与重整气腔三(29)之间通过第四隔板分隔，在四个隔板上均匀开设有与相应的通道或复合管连通的孔。

6.根据权利要求1所述的一种氨重整分离一体化装置，其特征在于：所述发动机废气进口(6)和发动机废气出口(7)分别设置在废气换热腔(4)的下端和上端，且发动机废气进口(6)靠近废气换热腔(4)的左端布置，发动机废气出口(7)靠近废气换热腔(4)的右端布置。

7.根据权利要求1所述的一种氨重整分离一体化装置，其特征在于：所述氨气进气口(1)设置在氨气腔(26)的左侧端面中心处，重整气出口(5)设置在重整气腔一(27)的右侧端面中心处，所述重整气进口(8)设置在重整气腔二(28)的左端面的中心处，富氢氨重整气出口(12)设置在重整气腔三(29)的右端面的中心处。

8.根据权利要求1所述的一种氨重整分离一体化装置，其特征在于：所述氢气出口(11)设置在氢气分离腔(10)的上端且靠近氢气分离腔(10)的右端布置。

9.根据权利要求1所述的一种氨重整分离一体化装置，其特征在于：所述废气换热腔(4)和氢气分离腔(10)均为管式结构。

10.一种氢-氨混合动力系统，其特征在于：包括氨储存罐(19)、氨燃料压燃式活塞发动机(21)、氢燃料电池(22)、蓄电池(23)、电动机(24)、齿轮箱(25)和如权利要求1-9中任一项所述的氨重整分离一体化装置(20)，所述氨储存罐(19)与氨重整分离一体化装置(20)的氨气进气口(1)连通，氨重整分离一体化装置的氢气出口(11)与氢燃料电池(22)的燃料进口连通，氨重整分离一体化装置(20)的富氢氨重整气出口(12)与氨燃料压燃式活塞发动机(21)的燃料进口连通，氨燃料压燃式活塞发动机(21)的废气出口与氨重整分离一体化装置的发动机废气进口(6)连通，氢燃料电池(22)与蓄电池(23)和电动机(24)电连接，蓄电池(23)与电热层(2)电连接，电动机(24)与齿轮箱(25)连接，氨燃料压燃式活塞发动机(21)的输出端与齿轮箱(25)连接。