一種合成氫燃料的方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及燃料合成領域，具體涉及一種合成氫燃料的方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，地球資源的枯竭和環境破壞成為了舉世矚目的問題，人們越來越希望能 構筑基于可再生能源的零污染排放社會。為解決該問題，人們努力進行風力或者太陽光等 自然能源的利用、以及對自然界存在的尚未利用的能源的高效使用。此外，自然界中無限存 在的氫的利用也被人們所關注。氫是可貯存的能源，關注其作為化石燃料的替代能源。但 是，上述的自然能源的有效利用還沒有廣泛普及，而且還是依靠將排出大量二氧化碳(C0 2) 的化石燃料作為原料發電和大部分的動力共給。隨著對環境破壞的抑制的推行，消費者要 求使用清潔能源的情況也逐漸增多。
[0003] 因此，為了解決能源問題，人們期待著氫能源以及使用它的燃料電池能被引進到 汽車或家庭中。相關技術中，采用硼氫化鈉在堿性條件下反應生成氫;但發明人發現硼氫化 鈉儲存不便，在潮濕空氣中即可反應，遇水或是堿性條件下的反應速度控制不便。
【發明內容】
[0004] 針對上述技術問題，本發明實施例的目的在于提供一種合成氫燃料的方法，以解 決上述技術問題。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明實施例采用的技術方案是，一種合成氫燃料的方法， 以質量比計重，采用乙醇、或甲醇與水的混合物作為主體原料，對所述主體原料進行噴射催 化裂解得到氫氣。
[0006] 所述主體原料混合后經高溫汽化，汽化后的所述主體原料進入固態催化床，在所 述固態催化床上催化裂解得到富氫氣體。
[0007] 作為優選，所述固態催化床的溫度在300°C以上。
[0008] 作為優選，所述乙醇與水的比例為7:3，所述甲醇與水的比例為6:4。
[0009] 作為優選，所述固態催化床設備可收集廢熱轉化成合成氫所需的熱能。
[0010] 作為優選，合成的氫燃料經固態催化床設備自動轉入儲存缸體內。
[0011] 作為優選，所述乙醇來源于農業植物廢棄物提取的可再生的生物質能源，制藥廠 使用后的廢棄乙醇作為合成氫的原料；甲醇來源于工業副產品和生物甲醇。
[0012] 作為優選，所述合成氫燃料可用于日常家居生活、發電機組發電、汽車動力能源。
[0013] 作為優選，合成氫燃料直接注入油箱中，在安裝有汽車發動機上加裝有一套芯片 控制系統，可自動控制空氣比例，汽油和氫燃料可交替使用，可節省能源，對環境無污染，環 保效果好。
[0014] 與相關技術相比，本發明實施例的有益效果在于：
[0015] 本發明實施例提供的一種合成氫燃料的方法，采用乙醇或甲醇與水混合作為主體 原料，甲醇或乙醇方便儲存和運輸，在潮濕條件下性質穩定，不發生副反應；乙醇是可再生 能源、來源豐富，乙醇來源于植物、農業廢棄物提取的可再生的生物質能源及制藥廠使用后 的廢棄乙醇；甲醇來源于工業副產品和生物甲醇；原料成本低，且不受限制；反應過程無污 染物產生，氫燃料可與汽油在汽車中交替使用，可有效節省能源，降低成本，且氫燃料燃燒 后的產物無污染，綠色環保零排放。
【附圖說明】
[0016] 為了更清楚地說明本發明【具體實施方式】或現有技術中的技術方案，下面將對具體 實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的 附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前 提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0017] 圖1為本發明實施例的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術 人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0019] 近年來，地球資源的枯竭和環境破壞成為了舉世矚目的問題，人們越來越希望能 構筑基于可再生能源的零污染排放社會。為解決該問題，人們努力進行風力或者太陽光等 自然能源的利用、以及對自然界存在的尚未利用的能源的高效使用。此外，自然界中無限存 在的氫的利用也被人們所關注。氫是可貯存的能源，關注其作為化石燃料的替代能源。但 是，上述的自然能源的有效利用還沒有廣泛普及，而且還是依靠將排出大量二氧化碳(C0 2) 的化石燃料作為原料發電和大部分的動力共給。隨著對環境破壞的抑制的推行，消費者要 求使用清潔能源的情況也逐漸增多。
[0020] 因此，為了解決能源問題，人們期待著氫能源以及使用它的燃料電池能被引進到 汽車或家庭中。氫燃料的熱值僅次于核燃料，其熱值是汽油熱值的3倍。氫燃燒性能好，與空 氣混合時可燃范圍大，燃點高，燃燒速度快;然后的產物無 C0、C02等污染腐蝕性物質，是一 種高效的清潔能源。但是發明人發現相關技術中合成氫的轉化率較低。
[0021] 下面通過具體的實施例并結合附圖對本發明做進一步的詳細描述。
[0022] -種合成氫燃料的方法，參照附圖1，包括以下步驟：
[0023] 將原料混合均勻；
[0024] 將上述混合均勻后的原料加熱直至汽化；
[0025] 將上述汽化后的原料通入反應爐中，催化劑采用噴射方式與所述汽化的原料接 觸，發生裂解反應得到氫燃料；
[0026]將上述得到的氫燃料冷卻降溫；
[0027] 將上述冷卻降溫后的氫燃料通入儲氫罐中備用。
[0028] 所述合成氫燃料可直接注入汽車油箱中，在汽車發動機上加裝一套芯片控制系統 即可，所述芯片控制系統可自動控制氫燃料與空氣的比例，保證燃燒的充分性;汽油和氫燃 料可交替使用，可節省能源，對環境無污染，環保效果好。
[0029] 進一步地，所述原料為乙醇與水或甲醇與水;所述乙醇與甲醇的純度均為99.9%。
[0030] 采用乙醇或甲醇作為原料，甲醇或乙醇方便儲存和運輸，在潮濕條件下性質穩定， 不發生副反應；乙醇來源于植物、農業廢棄物提取的可再生的生物質能源及制藥廠使用后 的廢棄乙醇；甲醇來源于工業副產品和生物甲醇；原料成本低，來源豐富不受限制；采用熱 裂解噴射催化反應可得到高產率的氫燃料，催化反應后的產物對環境無污染。
[0031] 進一步地，所述混合均勻后的原料在預熱器中加熱直至汽化。避免水分進入下一 步反應中，造成催化劑中毒。
[0032] 進一步地，所述反應爐位于催化反應器中。
[0033]進一步地，所述預熱器中的溫度為150Γ。
[0034] 進一步地，所述反應爐內溫度2 300°C，壓力為lOMPa;汽化后的原料在所述反應爐 內催化反應;此溫度下，催化劑的活化能高，與氣態的主體原料反應充分，有利于提高催化 反應的產率。
[0035] 進一步地，所述催化反應器采用固態催化床形式;汽化后的原料可與催化劑接觸 更全面。
[0036] 進一步地，反應爐中催化裂解得到氫燃料在冷凝器中通過熱交換循環冷卻方式降 溫;熱交換的能量可提供至反應爐中，可節省成本。
[0037]進一步地，所述原料以質量百分比計算，所述乙醇與水的比例為7:3;確保反應物 過量，可促進催化反應的發生。
[0038] 進一步地，所述原料以質量百分比計算，所述甲醇與水的比例為8:2;確保反應物 過量，可促進催化反應的發生。
[0039] 進一步地，所述催化反應器可收集外部廢熱提供給反應爐，可節省能源，保護環 境。
[0040] 本實施例中得到的氫燃料純度高、性能穩定、含硫量低；用于汽車中排放污染物 低，與汽油和天然氣燃燒后的排放量相比顯著減小，環保效果好。具體見表一、表二、表三。
[0041] 表一氫燃料性質檢測
[0042]
[0043] 由表一中數據可知本發明實施例得到的氫燃料純度高、穩定性好、含硫量低、燃燒 性能好。
[0044] 表二雙怠速法排氣污染物檢測汽車尾氣排放量#
[0045]
[0046] 1顯度，19.1°C ;大氣壓，89kPa;相對濕度，65.1 % ;高怠速油溫，0°C ;低怠速油溫，0 Γ。
[0047] 由表二中的數據可知，本發明實施例得到的氫燃料污染物排放量極小，使用本發 明實施例的汽車綠色零排放，環保效果好。
[0048] 表三合成氫燃料與汽油、天然氣比較
[0049]
[0050] 由表三可以看出，本發明實施例的合成氫燃料辛烷值較汽油和天然氣均高，表明 合成氫燃料的抗爆性能好，安全性高;熱值大，
[0051] 燃燒等量的燃料，氫燃料釋放的熱量大，提供的動力大；原料豐富價格低廉;不同 條件下燃燒排放的污染物含量均極低，對環境無污染。
[0052] 最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制;盡管 參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可 以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同 替換;而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的范 圍。
【主權項】
1. 一種合成氫燃料的方法，其特征是： 包括以下步驟： 將原料混合均勻； 將上述混合均勻后的原料加熱直至汽化； 將上述汽化后的原料通入反應爐中，催化劑采用噴射方式與所述汽化的原料接觸，發 生裂解反應得到氫燃料； 將上述得到的氫燃料冷卻降溫； 將上述冷卻降溫后的氫燃料通入儲氫罐中備用。2. 根據權利要求1所述的一種合成氫燃料的方法，其特征是： 所述原料為乙醇與水或甲醇與水； 所述乙醇與甲醇的純度均為99.9 %。3. 根據權利要求1所述的一種合成氫燃料的方法，其特征是： 所述混合均勻后的原料在預熱器中加熱直至汽化。4. 根據權利要求1所述的一種合成氫燃料的方法，其特征是： 所述反應爐位于催化反應器中； 所述催化反應器采用固態催化床形式。5. 根據權利要求3所述的一種合成氫燃料的方法，其特征是： 所述預熱器中的溫度為150°C。6. 根據權利要求4所述的一種合成氫燃料的方法，其特征是： 所述反應爐內溫度2 300°C，壓力為lOMPa。7. 根據權利要求1所述的一種合成氫燃料的方法，其特征是： 反應爐中催化裂解得到氫燃料在冷凝器中通過熱交換循環冷卻方式降溫。8. 根據權利要求2所述的一種合成氫燃料的方法，其特征是： 所述原料以質量百分比計算； 所述乙醇與水的比例為7:3; 所述甲醇與水的比例為8:2。
【專利摘要】本發明公開了一種合成氫燃料的方法，采用乙醇或甲醇與水混合作為主體原料，甲醇或乙醇方便儲存和運輸，在潮濕條件下性質穩定，不發生副反應；所述主體原料是可再生能源、來源豐富，乙醇來源于植物、農業廢棄物提取的可再生的生物質能源及制藥廠使用后的廢棄乙醇；甲醇來源于工業副產品和生物甲醇；原料成本低，且不受限制；反應過程無污染物產生，氫燃料可與汽油在汽車中交替使用，可有效節省能源，降低成本，且氫燃料燃燒后的產物無污染，綠色環保零排放。
【IPC分類】C10L3/00, C01B3/22
【公開號】CN105600749
【申請號】CN201510671028
【發明人】陳昌洪
【申請人】陳昌洪
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年10月16日