CN107808967A - 一种新能源汽车用电浆产氢装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车用电浆产氢装置，涉及电池技术领域，至少包括液态燃料储存瓶、空气过滤器、电浆分解器、高压电源供应器、大电容型电池以及燃料电池电力组所构成，本发明的上述装置只需要输入碳氢化合物到分解反应器中，就可直接产生纯化的氢气，并将氢气输入燃料电池以产生电力，适合在汽车上使用，可放置在汽车内以提供汽车所需要的电力，供驱动汽车或电池充电。藉此达到可直接在车上产生氢气并作为电力提供使用，无需把氢气液化，与目前将氢气液化的系统相比可节省大量的能源。

Description

一种新能源汽车用电浆产氢装置

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种使用在燃料电池以及混合动力汽车，氢混合动力驱动系统的电动汽车的燃料电池与高电容电池，即电浆产氢装置。

背景技术

近年来由在燃烧石化能源而产生过量的二氧化碳，使得温室效应逐年恶化，加上能源锐减、石油日益枯竭的危机，迫使人们不得不重视能源与环境污染危机的问题，使得使用非石化能源的燃料电池越来越受到重视。过去几十年，国际上燃料电池技术突破性发展，以氢气为能源的燃料电池(Fuelcell)已被视为具有产生电力及施用在运输的显要潜能，氢气其众所周知最佳的干净能源的，可提供燃料电池所需的电力并应用在许多方面，目前在燃料电池的应用上，为了达到最有效率的氢气生产及输送方式，必须从整体能量效率的角度，考虑到在氢气生产、储存及输送到燃料电池过程中的能源消耗。

目前最常受用的氢气输送方式其在工厂生产氢气并将其压缩为液态，然后将压缩后的液态氢加入汽车的氢燃料箱中，这个方法会消耗大量额外的能量，因为除了在利用碳氢化合物气体与水蒸气分解产生氢气的过程中所需的能量外，还多了把氢气液化后灌入燃料箱以及将燃料箱携带到氢气供应站所需的能量。例如在把氢气灌入燃料箱的过程中，氢气必须维持在35Mpa的高压与21K的低温才能以液态存在，否则燃料箱就无法携带足够燃料电池使用的氢气，而将氢气从气态变为液态所需的能量约为同重量丙烷的百倍。

目前较为普遍使用的氢气生产系统其利用碳氢化合物与水蒸气的混合物，在化学催化剂与高温(600～1200℃)下分解，所述系统并不适用在车上使用。此外，在这个系统中为了分解碳氢化合物所须提供的水亦降低了能量使用的效率，并同时在分解的过程中产生二氧化碳气体，因此，所述系统并不能被称为「干净的能源」。所以一般无法符合使用者在实际使用时解决上述问题的所需。

发明内容

本发明的主要目的其在于克服所遇到的上述问题，并提供一种分解碳氢化合物转化为氢与碳，可放在汽车上使用电池操作的高效率产氢与氢纯化的新能源汽车用电浆产氢装置，此电浆产氢装置不会产生二氧化碳。

本发明的次要目的是提供一种将产生的氢气可以直接使用在车上的燃料电池，以产生驱动汽车所需的电力，藉此可适用在一其列的洁净绿能源汽车，例如可将电力直接使用在汽车上以提供汽车所需要的电力，或直接提供家庭与工业用电的需求，或与电动车驱动系统结合成氢气混合式电动车，或与内燃引擎结合成氢气混合式汽车驱动系统。

为达以上的目的，本发明的一种新能源汽车用电浆产氢装置，其包括：液态燃料储存瓶，用以供应液态碳氢化合物为燃料；空气过滤器，其包括过滤腔体，具有过滤腔入口与过滤腔出口，由所述过滤腔入口接收来自所述液态燃料储存瓶的液态碳氢化合物，针对输出待分解的碳氢化合物气体进行过滤，以移除输出碳氢化合物气体中的空气；电浆分解器，包括电浆腔体，具有电浆腔入口与一电浆腔出口，且所述电浆腔入口连接所述空气过滤器的过滤腔出口，所述电浆分解器其由电浆反应器与包覆在所述电浆反应器外的双层式气体过滤器所组成，所述电浆反应器具有电浆分解区与一或多个电极对，且所述电极对内含增强电场的触媒粒子，而所述气体过滤器其连通所述电浆腔入口，包含第一过滤区及第二过滤区；所述电浆分解器其以导入所述已移除空气的碳氢化合物气体至所述电浆反应器的电浆分解区，利用高压脉冲电源在所述电极对之间施加电压脉冲时，在所述电极对内部的放电空间产生放电以将所述碳氢化合物气体分解成氢气及碳粒子，并由所述气体过滤器针对输出的氢气气体进行纯化，以移除输出氢气气体中的碳粒子及未分解碳氢化合物气体；高压电源供应器，连接至所述电浆分解器的电极对，用以提供运作所述电浆反应器所需要的高压脉冲电源；燃料电池电力组，连接所述电浆分解器，用以接收纯化后的氢气并据以产生电力；以及大电容型电池，其接收来自所述燃料电池电力组的电力，并将此电力提供给所述高压电源供应器。

上述新能源汽车用电浆产氢装置，在具体实施例中，其可直接使用在汽车上，作为提供电力给所述大电容电池充电，或直接提供电力给驱动车辆的马达驱动系统，或直接提供电力给家庭与工业用电的家用电源装置。

上述新能源汽车用电浆产氢装置，在具体实施例中，其可进一步适用在与使用液态碳氢化合物为燃料的内燃引擎结合，作为提供电力给所述大电容电池充电，或直接提供电力给马达驱动系统驱动汽车驱动系统，以成为氢气混合式汽车驱动系统，其中所述内燃引擎运作时产生的电力其部分提供给所述大电容电池，另部分电力提供给所述汽车驱动系统。

上述新能源汽车用电浆产氢装置，在具体实施例中，其可进一步适用在与电动车驱动系统(ElectricVehiclecar,EVcar)结合，作为提供电力给所述大电容电池充电，或直接提供电力给马达驱动系统，以成为氢气混合式电动车，其中所述大电容电池的电力主要提供给所述马达驱动系统，部分电力提供给所述电浆分解器，且所述大电容电池亦可使用外部电源充电。

本发明是一种可放在汽车上使用电池操作的高效率产氢与氢纯化的新能源汽车用电浆产氢装置，所述装置只需要输入碳氢化合物到分解反应器中，就可直接产生纯化的氢气，并将氢气输入燃料电池以产生电力，适合在汽车上使用，可放置在汽车内以提供汽车所需要的电力，供驱动汽车或电池充电。其至少包括液态燃料储存瓶、空气过滤器、电浆分解器、高压电源供应器、大电容型电池以及燃料电池电力组所构成。

上述所提的液态燃料储存瓶其用以供应液态碳氢化合物为燃料，其中，所述液态碳氢化合物其为液态天然气，包含甲烷、乙烷、丙烷与丁烷等。

上述所提的空气过滤器其包括过滤腔体，具有过滤腔入口与过滤腔出口，由所述过滤腔入口接收来自所述液态燃料储存瓶的液态碳氢化合物，针对输出待分解的碳氢化合物气体进行过滤，以移除输出碳氢化合物气体中的空气。

上述所提的电浆分解器包括电浆腔体，具有电浆腔入口与电浆腔出口，且所述电浆腔入口连接所述空气过滤器的过滤腔出口，所述电浆分解器其由一电浆反应器与包覆在所述电浆反应器外的双层式气体过滤器所组成，所述电浆反应器其为内分解型的电浆反应器，具有电浆分解区与一或多个电极对，且所述电极对内含增强电场的触媒粒子，而所述气体过滤器其连通所述电浆腔入口，包含第一过滤区及第二过滤区；所述电浆分解器其将电浆腔体抽至真空后，将作为燃料的已移除空气的碳氢化合物气体经由所述电浆腔入口导入至所述电浆反应器的电浆分解区，利用高压脉冲电源在所述电极对之间施加矩形波形的电压脉冲时，在所述电极对内部的放电空间产生放电以将所述碳氢化合物气体分解成氢气及碳粒子，并由所述气体过滤器针对输出的氢气气体进行纯化，以移除输出氢气气体中的碳粒子及剩余未分解碳氢化合物气体。

上述所提的高压电源供应器连接至所述电浆分解器的电极对，用以提供运作所述电浆反应器所需要的高压脉冲电源；上述所提的燃料电池电力组其连接所述电浆分解器3，用以接收纯化后的氢气并据以产生电力。

上述所提的大电容型电池其接收来自所述燃料电池电力组的电力，并将此电力提供给所述高压电源供应器。

上述空气过滤器的过滤腔体其由仅吸收空气分子但不吸收碳氢化合物的材料构成的过滤膜围成的空腔，可使作为燃料的高压碳氢化合物将空气分子推出过滤膜外。在具体实施例中，其可藉由加入用在空气过滤器的连接终点取代所述空气过滤器的方式。

上述电浆反应器其为介电质屏障放电型电浆反应器或介电质催化剂型电浆反应器。

上述电浆腔体其为不锈钢材质，在具体实施例中，腔体尺寸为300x6。

上述电极对内含的触媒粒子其可为磷酸铝(AluminumPhosphate,AlPO4)、氧化铝(AluminiumOxide,Al2O3)或钛酸钡(BariumTitaniumOxide,BaTiO3)。

上述气体过滤器其由双层过滤单元组成，包含内层过滤单元与包覆在所述内层过滤单元外的外层过滤单元，所述内层过滤单元其设置在所述电浆反应器的电浆分解区外围，经电浆分解为氢气及碳粒子的气体与未分解的碳氢化合物气体先经过所述内层过滤单元阻挡碳粒子，使氢气及未分解的碳氢化合物气体由所述电浆分解区通过至所述第一过滤区后，再经过所述外层过滤单元滤除未分解的碳氢化合物气体，将氢气由所述第一过滤区通过至所述第二过滤区使其纯化，以获得高纯度的氢气。其中，所述些无法通过所述外层过滤单元的未分解的碳氢化合物气体其被收集回所述电浆反应器内继续反应；并且，所述内层过滤单元亦可进一步设计成只让氢气通过。此外，在所述外层过滤单元与所述内层过滤单元的内壁周缘其设有形成绝缘空间的绝缘构件，并可为陶瓷材质。在其中，所述第一过滤区的压力其小于所述电浆分解区内的压力，并大于所述第二过滤区的压力，而所述第二过滤区的压力其大于大气压。

本发明的有益效果：

当本发明在运用时，其使用储存液态碳氢化合物(如液态丙烷)为燃料的液态燃料储存瓶，将储存瓶里的碳氢化合物经空气过滤器滤除空气(含氮气与氧气气体)后直接输送入电浆分解器，在电浆反应器中使用电浆放电技术将碳氢化合物气体分解成氢气及碳粒子，经双层式气体过滤器将氢气纯化后，从电浆腔体取出纯化的氢气，直接提供给汽车上的燃料电池电力组以提供所需的电力，而碳粒子则储存在反应器中、不会散布在外，可经由例行性反应器清洁的过程取出。因为在所述电浆分解器内部没有氧气，因此，本系统在反应过程中不会产生二氧化碳气体。此外，本发明其在碳氢化合物分解反应发生的电浆分解区内维持比外界较高的压力，考虑到电浆反应器的安全性，其电浆分解区内的压力必须保持大于1大气压并小于大气压，如此即可让内层过滤单元有较好地过滤效果，也可让大部份的碳粒子都能被完整过滤，在这样的情况下，碳氢化合物气体与氢气可以同时通过所述内层过滤单元，或是只让氢气通过。另外，本发明其以极短上升时间与持续时间的电压脉冲来改进分解碳氢化合物的效率，由高压电源供应器施加的电压脉冲重复频率其介在1千赫兹(KHz)～1兆赫兹(MHz)之间，且脉冲宽度其介在1微秒(μs)～1纳秒(ns)之间。由本发明的研究结果显示使用极短的电压脉冲上升时间可以减少加热电浆区域的气体所损耗的能量，可避免使用长时间的持续脉冲而导致大部分的放电能量去加热周遭的残存气体，因此本发明的关键技术的其藉由减短脉冲的时间达成减少能量损耗。藉此达到可直接在车上产生氢气并作为电力提供使用，无需把氢气液化，与目前将氢气液化的系统相比可节省大量的能源。

附图说明

图1是本发明的电浆产氢装置的结构示意图。

图2A为本发明较佳实施例的气管链接器轴对称横切示意图。

图2B为本发明另一较佳实施例的气管链接器轴对称横切局部示意图。

图3A-3C为本发明三种形式的电极结构示意图。

图4-6为本发明三种使用状态示意图。

其中，1-液态燃料储存瓶，2-空气过滤器，20-过滤腔体，201-过虑腔入口，202-过虑腔出口，3-电浆分解器，30-电浆腔体，301-电浆腔入口，302-电浆腔出口，31-电浆反应器，311-电浆分解区，312-电极对，312a-圆筒型电极管，312b-方筒型电极管，312c-平板型电极板，313-触媒粒子，32-气体过滤器，321-内层过滤单元，322-外层过滤单元，323-第一过滤区，324-第二过滤区，325-绝缘构件，41-大电容型电池，42-高压电源供应器，5-燃料电池电力组，6-气管链接器，61-进气组件，611-入气管，612-天然气充气区域，613-出气管，62-出气组件，621-入气管，622、622a-气体排出区域，623-震波吸收器，624-出气管，63-补助连接器，64、65、66-滑动阀，6a-气管链接器，7-马达驱动系统，8-家用电源装置，9-内燃引擎，10-汽车驱动系统，11-外部电源。

具体实施方式

下面通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

图1为本发明的基本架构示意图，其为一种可放在汽车上使用电池操作的高效率产氢与氢纯化的新能源汽车用电浆产氢装置，所述装置只需要输入碳氢化合物到分解反应器中，就可直接产生纯化的氢气，并将氢气输入燃料电池以产生电力，适合在汽车上使用，可放置在汽车内以提供汽车所需要的电力，供驱动汽车或电池充电。其至少包括液态燃料储存瓶1、空气过滤器2、电浆分解器3、高压电源供应器42、大电容型电池41以及燃料电池电力组5所构成。

上述所提的液态燃料储存瓶1其用以供应液态碳氢化合物为燃料，其中，所述液态碳氢化合物其为液态天然气，包含甲烷、乙烷、丙烷与丁烷等。

上述所提的空气过滤器2其包括过滤腔体20，具有过滤腔入口201与过滤腔出口202，由所述过滤腔入口201接收来自所述液态燃料储存瓶1的液态碳氢化合物，针对输出待分解的碳氢化合物气体进行过滤，以移除输出碳氢化合物气体中的空气。

上述所提的电浆分解器3包括电浆腔体30，具有电浆腔入口301与电浆腔出口302，且所述电浆腔入口301连接所述空气过滤器2的过滤腔出口202，所述电浆分解器3其由一电浆反应器31与包覆在所述电浆反应器31外的双层式气体过滤器32所组成，所述电浆反应器31其为内分解型的电浆反应器，具有电浆分解区311与一或多个电极对312，且所述电极对312内含增强电场的触媒粒子313，而所述气体过滤器32其连通所述电浆腔入口301，包含第一过滤区323及第二过滤区324；所述电浆分解器3其将电浆腔体30抽至真空后，将作为燃料的已移除空气的碳氢化合物气体经由所述电浆腔入口301导入至所述电浆反应器31的电浆分解区311，利用高压脉冲电源在所述电极对312的间施加矩形波形的电压脉冲时，在所述电极对312内部的放电空间产生放电以将所述碳氢化合物气体分解成氢气及碳粒子，并由所述气体过滤器32针对输出的氢气气体进行纯化，以移除输出氢气气体中的碳粒子及剩余未分解碳氢化合物气体。

上述所提的高压电源供应器42连接至所述电浆分解器3的电极对312，用以提供运作所述电浆反应器31所需要的高压脉冲电源；上述所提的燃料电池电力组5其连接所述电浆分解器3，用以接收纯化后的氢气并据以产生电力。

上述所提的大电容型电池41其接收来自所述燃料电池电力组5的电力，并将此电力提供给所述高压电源供应器42。

上述空气过滤器2的过滤腔体20其由仅吸收空气分子但不吸收碳氢化合物的材料构成的过滤膜围成的空腔，可使作为燃料的高压碳氢化合物将空气分子推出过滤膜外。在具体实施例中，其可藉由加入用在空气过滤器的连接终点取代所述空气过滤器的方式。

上述电浆反应器31其为介电质屏障放电型电浆反应器或介电质催化剂型电浆反应器。

上述电浆腔体30其为不锈钢材质，在具体实施例中，腔体尺寸为300x 6”。

上述电极对312内含的触媒粒子其可为磷酸铝(Aluminum Phosphate,AlPO4)、氧化铝(Aluminium Oxide,Al2O3)或钛酸钡(Barium Titanium Oxide,BaTiO3)。

上述气体过滤器32其由双层过滤单元组成，包含内层过滤单元321与包覆在所述内层过滤单元321外的外层过滤单元322，所述内层过滤单元321其设置在所述电浆反应器31的电浆分解区311外围，经电浆分解为氢气及碳粒子的气体与未分解的碳氢化合物气体先经过所述内层过滤单元321阻挡碳粒子，使氢气及未分解的碳氢化合物气体由所述电浆分解区311通过至所述第一过滤区323后，再经过所述外层过滤单元322滤除未分解的碳氢化合物气体，将氢气由所述第一过滤区323通过至所述第二过滤区324使其纯化，以获得高纯度的氢气。其中，所述些无法通过所述外层过滤单元322的未分解的碳氢化合物气体其被收集回所述电浆反应器31内继续反应；并且，所述内层过滤单元321亦可进一步设计成只让氢气通过。此外，在所述外层过滤单元322与所述内层过滤单元321的内壁周缘其设有形成绝缘空间的绝缘构件325，并可为陶瓷材质。在其中，所述第一过滤区323的压力其小在所述电浆分解区311内的压力，并大在所述第二过滤区324的压力，而所述第二过滤区324的压力其大在1大气压。

本发明的工作原理：当本发明在运用时，其使用储存液态碳氢化合物(如液态丙烷)为燃料的液态燃料储存瓶1，将储存瓶里的碳氢化合物经空气过滤器2滤除空气(含氮气与氧气气体)后直接输送入电浆分解器3，在电浆反应器31中使用电浆放电技术将碳氢化合物气体分解成氢气及碳粒子，经双层式气体过滤器32将氢气纯化后，从电浆腔体30取出纯化的氢气，直接提供给汽车上的燃料电池电力组5以提供所需的电力，而碳粒子则储存在反应器中、不会散布在外，可经由例行性反应器清洁的过程取出。因为在所述电浆分解器3内部没有氧气，因此，本是统在反应过程中不会产生二氧化碳气体。此外，本发明其在碳氢化合物分解反应发生的电浆分解区311内维持比外界较高的压力，考虑到电浆反应器31的安全性，其电浆分解区311内的压力必须保持大在1大气压并小在10大气压，如此即可让内层过滤单元321有较好地过滤效果，也可让大部份的碳粒子都能被完整过滤，在这样的情况下，碳氢化合物气体与氢气可以同时通过所述内层过滤单元321，或是只让氢气通过。另外，本发明其以极短上升时间与持续时间的电压脉冲来改进分解碳氢化合物的效率，由高压电源供应器42施加的电压脉冲重复频率其介在1千赫兹(KHz)～1兆赫兹(MHz)的间，且脉冲宽度其介在1微秒(μs)～1纳秒(ns)的间。由本发明的研究结果显示使用极短的电压脉冲上升时间可以减少加热电浆区域的气体所损耗的能量，可避免使用长时间的持续脉冲而导致大部分的放电能量去加热周遭的残存气体，因此本发明的关键技术的其藉由减短脉冲的时间达成减少能量损耗。藉此达到可直接在车上产生氢气并作为电力提供使用，无需把氢气液化，与目前将氢气液化的是统相比可节省大量的能源。

如图2A，图2B所示，其分别为本发明较佳实施例的气管链接器轴对称横切示意图、及本发明另一较佳实施例的气管链接器轴对称横切局部示意图。如图所示：另一项除去空气的过滤器的方法其在前述液态燃料储存瓶与所述电浆分解器之间进一步设置气管链接器(GasPipeConnector)6，其可取代所述空气过滤器或与所述空气过滤器联合使用。

图2A所示的气管链接器6其轴对称结构，其包括连接所述液化燃料储存瓶的进气组件61，具有入气管611、天然气充气区域612与出气管613；连接所述电浆分解器的出气组件62，具有入气管621、气体排出区域622、震波吸收器623与出气管624，所述震波吸收器623其为固体，可为铁氟龙(Teflon)或其他化学材料所构成的软物质；链接所述进气组件61与所述出气组件62的补助连接器63；以及数个分设在所述进气组件61与所述出气组件62之间可朝向图中箭头方向移动的滑动阀64、65及66，其其用以控制气体通过与否。当运用时，碳氢化合物的高压气体由所述进气组件61的入气管611进入。当所述滑动阀64开启与所述滑动阀65关闭时，碳氢化合物气体会充满在所述天然气充气区域612。此时，所述液态燃料储存瓶中的气体压力最好为几十倍大气压力。当完成所述天然气充气区域612的充气，关掉所述滑动阀64并接着打开所述滑动阀65，碳氢化合物气体会进入所述气体排出区域622。此时，所述滑动阀66其为关闭。气体藉由所述进气组件61与所述出气组件62之间缺口外流。因为气体压力比外部大，气体向外的流速会变为超音速。此时，缺口中的空气会与碳氢化合物气体一起流出。当气体流出后，缺口中的压力会比外面小，缺口必须关闭，接着所述补助连接器63会将所述进气组件61与所述出气组件62紧紧地锁在一起。当进、出气组件61、62快速接触时会发生震波，所述震波吸收器623便会吸收震波。因此，即始在大气压力下，也无空气会进入两个被连接的气管中。

图2B所示其另一个改进后的气管链接器6a。第2B图与第2A图的气管链接器6不同处为气体排出区域622a为一拉瓦喷嘴(Lavalnozzle)的形状，其在流动方向上具有一先窄化然后放宽的流动横剖面，可使气体排出的速度增加为超音速，所述气管链接器6a可以很可靠地不让空气进入。整个气管链接器6a系统的运作流程与第2A图系统的运作流程相似，图中(a)为气管分离时使气体流出的态样，(b)为气管连结时的态样。在此气管链接器6a系统中，气体排出的速度会远高在第2A图所举的例子，连接的力量也会比第2A图所举的例子大。因此发生空气泄漏进去的可能性就会非常低。

如图3A-图3C所示，其分别为本发明较佳实施例的电极结构示意图、本发明另一较佳实施例的电极结构示意图、及本发明再较佳实施例的电极结构示意图。如图所示：前述所提的电极对其可为圆筒型电极管312a，如第3A图所示；或方筒型电极管312b，如第3B图所示；或者为两片平板型电极板312c，如图3C所示；亦或，由其变更的几何形状。

如图4-图6所示，其分别为本发明较佳实施例的使用态样示意图、本发明另一较佳实施例的使用态样示意图、及本发明再较佳实施例的使用态样示意图。如图所示：本发明其一套汽车上用的高效率生产与纯化氢气的系统，操作此系统所需要的电力由汽车电池提供，产生的氢气可以直接使用在车上的燃料电池，以产生驱动汽车所需的电力。

图4显示在车辆上以电浆反应分解碳氢化合物气体燃料，产氢并将氢输入氢燃料电池以提供电力的整体概念，此系统架构也可以使用在家庭用电。在图4中，碳氢化合物燃料其液态丙烷气体(LPG)，但其他的碳氢化合物也可以被使用来取代丙烷。来自液态燃料储存瓶1的碳氢化合物燃料通过去除空气的空气过滤器2与气管连接器(图中未显示)后被带到电浆分解器3的电浆分解区311，从电浆分解区311产生的纯氢气被直接提供给燃料电池电力组5。所以，整个系统将由碳氢化合物燃料的液态燃料储存瓶1、空气过滤器2、气管链接器(图中未示)、氢气的产生与纯化的电浆分解器3、运作电浆分解器的高压电源供应器42、产生电力的燃料电池电力组5、提供电力给高压电源供应器42的大电容电池41、以及驱动车辆的马达驱动系统7组成，这整套系统不会产生二氧化碳或一氧化碳，因此，这是个理想干净的车辆运作系统，可直接使用在汽车上，由所述燃料电池电力组5作为提供电力给所述大电容电池充电6，或直接提供电力给所述马达驱动系统7，或直接提供电力给家庭与工业用电的家用电源装置8。

第5图显示一种形式的氢混合动力系统，为了驱驶车辆，燃料电池需要提供大量充分的电力，然而在某些情况，燃料电池不能提供足够的电力，在此情况，可以将本系统与内燃引擎结合成氢气混合式汽车驱动系统。在第5图中，此氢气混合式汽车驱动系统中的燃料其液态丙烷气体，所述液态丙烷气体可以当作内燃引擎9的燃料，也可作为电浆分解器3产氢的原料。所以，整个系统将由碳氢化合物燃料的液态燃料储存瓶1、空气过滤器2、气管链接器(图中未显示)、氢气的产生与纯化的电浆分解器3、运作电浆分解器的高压电源供应器42、产生电力的燃料电池电力组5、提供电力给高压电源供应器42的大电容电池41、驱动车辆的马达驱动系统7、内燃引擎9以及汽车驱动系统10组成，在这个氢气混合式汽车驱动系统中，虽然氢燃料电池不会产生二氧化碳，惟内燃引擎燃烧碳氢化合物会产生二氧化碳。因此，所述氢气混合式汽车驱动系统的二氧化碳的排气量会远低在单纯燃烧液态丙烷气体内燃引擎系统的二氧化碳排气量。显见本装置其可进一步适用在与使用液态碳氢化合物为燃料的内燃引擎结合，由所述燃料电池电力组5作为提供电力给所述大电容电池充电6，或直接提供电力给所述马达驱动系统7驱动所述汽车驱动系统10，在运作所述内燃引擎9时产生的电力亦可提供给大电容电池6充电，再将电力提供给运作所述电浆分解器3的高压电源供应器42，或将电力直接提供给所述汽车驱动系统10。

图6显示另一种形式的氢混合动力体统，其采用电动车驱动系统(ElectricVehiclecar,EVcar)代替内燃引擎系统，将本系统与电动车驱动系统结合成氢气混合式电动车。在第6图中，此氢气混合式电动车系统，其将内燃引擎去除，将大电容型电池41与燃料电池电力组5一起使用，大电容型电池41的电力主要被提供给马达驱动系统7，但有一部分的电力也经由高压电源供应器42提供给分解碳氢化合物的电浆分解器3，此外从燃料电池电力组5得到的电力也可以给大电容型电池6充电，因此能减少透过公共供电系统给大电容型电池6充电的需求。因为电厂通常会产生大量的二氧化碳、氮氧化合物或硫氧化合物，所以纯电动车辆系统严格来说不算干净的系统。然而透过与本装置结合的方式，就能减少大电容型电池6透过公共供电系统的充电需求，因此，使用此氢气混合式电动车系统比使用纯电动车系统干净。显见本装置其可进一步适用在与电动车驱动系统结合，由所述燃料电池电力组5作为提供电力给所述大电容电池41充电，或直接提供电力给马达驱动系统7，以成为氢气混合式电动车，且在必要时，所述大电容电池41亦可使用外部电源11充电。

因此，使本发明的新能源汽车用电浆产氢装置，可直接使用在汽车上，作为提供电力给大电容电池充电，或直接提供电力给驱动车辆的马达驱动系统，或直接提供电力给家庭与工业用电的家用电源装置的外，亦可进一步适用在与电动车驱动系统结合，作为提供电力给所述大电容电池充电，或直接提供电力给马达驱动系统，以成为氢气混合式电动车，将可大幅减少大电容电池充电的需求；此外，本发明的新能源汽车用电浆产氢装置，更可进一步适用在与使用液态碳氢化合物为燃料的内燃引擎结合，作为提供电力给所述大电容电池充电，或直接提供电力给马达驱动系统驱动汽车驱动系统，以成为氢气混合式汽车驱动系统。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种新能源汽车用电浆产氢装置，其包括：液态燃料储存瓶，用以供应液态碳氢化合物为燃料；空气过滤器，其包括过滤腔体，具有过滤腔入口与过滤腔出口，由所述过滤腔入口接收来自所述液态燃料储存瓶的液态碳氢化合物，针对输出待分解的碳氢化合物气体进行过滤，以移除输出碳氢化合物气体中的空气；电浆分解器，包括电浆腔体，具有电浆腔入口与电浆腔出口，且所述电浆腔入口连接所述空气过滤器的过滤腔出口，所述电浆分解器其由电浆反应器与包覆在所述电浆反应器外的双层式气体过滤器所组成，所述电浆反应器具有电浆分解区与一或多个电极对，且所述电极对内含增强电场的触媒粒子，而所述气体过滤器其连通所述电浆腔入口，包含第一过滤区及第二过滤区；所述电浆分解器其以导入所述已移除空气的碳氢化合物气体至所述电浆反应器的电浆分解区，利用高压脉冲电源在所述电极对之间施加电压脉冲时，在所述电极对内部的放电空间产生放电以将所述碳氢化合物气体分解成氢气及碳粒子，并由所述气体过滤器针对输出的氢气气体进行纯化，以移除输出氢气气体中的碳粒子及未分解碳氢化合物气体，其中所述气体过滤器其由双层过滤单元组成，包含内层过滤单元与包覆在所述内层过滤单元外的外层过滤单元，所述内层过滤单元其设置在所述电浆反应器的电浆分解区外围，经电浆分解为氢气及碳粒子的气体与未分解的碳氢化合物气体先经过所述内层过滤单元阻挡碳粒子，使氢气及未分解的碳氢化合物气体由所述电浆分解区通过至所述第一过滤区后，再经过所述外层过滤单元滤除未分解的碳氢化合物气体，将氢气由所述第一过滤区通过至所述第二过滤区使其纯化；高压电源供应器，连接至所述电浆分解器的电极对，用以提供运作所述电浆反应器所需要的高压脉冲电源；燃料电池电力组，连接所述电浆分解器，用以接收纯化后的氢气并据以产生电力；以及大电容型电池，其接收来自所述燃料电池电力组的电力，并将此电力提供给所述高压电源供应器。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用电浆产氢装置，其特征在于，所述液态碳氢化合物其为液态天然气，包含甲烷、丙烷与丁烷；

所述触媒粒子其可为磷酸铝、氧化铝或钛酸钡；

所述空气过滤器的过滤腔体其由仅吸收空气分子但不吸收碳氢化合物的材料构成的过滤膜围成的空腔；

所述电极对其为圆筒型、方筒型、两片平板型或由其变更的几何形状；

所述高压电源供应器提供的电压脉冲重复频率其介在1千赫兹～1兆赫兹之间；

所述高压电源供应器提供的电压脉冲宽度其介在1微秒～1纳秒之间。

3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用电浆产氢装置，其特征在于，所述液态燃料储存瓶与所述电浆分解器之间其可进一步设置气管链接器，可取代所述空气过滤器或与所述空气过滤器联合使用。

4.根据权利要求3所述的一种新能源汽车用电浆产氢装置，其特征在于，所述气管链接器为一轴对称结构，包括一连接所述液态燃料储存瓶的进气组件，具有入气管、天然气充气区域与出气管；连接所述电浆分解器的出气组件，具有入气管、气体排出区域、震波吸收器与出气管；链接所述进气组件与所述出气组件的补助连接器；以及数个分设在所述进气组件与所述出气组件之间用以控制气体通过与否的滑动阀。

5.根据权利要求4所述的一种新能源汽车用电浆产氢装置，其特征在于，所述气管链接器的气体排出区域可进一步改进为拉瓦喷嘴形状，使气体在流动方向上具有一先窄化然后放宽的流动横剖面，使得排出气体的速度增加至超音速。

6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用电浆产氢装置，其特征在于，所述电浆反应器其为内分解型，并可为介电质屏障放电型电浆反应器或介电质催化剂型电浆反应器；

所述电浆反应器中的电浆分解区内的压力其大于1大气压并小于10大气压；

所述第一过滤区的压力其小于所述电浆分解区内的压力，并大于所述第二过滤区的压力，而所述第二过滤区的压力其大于1大气压。

7.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用电浆产氢装置，其特征在于，所述电浆产氢装置中无法通过所述外层过滤单元的未分解的碳氢化合物气体被收集回所述电浆反应器内继续反应；

所述外层过滤单元与所述内层过滤单元的内壁周缘其设有形成绝缘空间的绝缘构件；

所述碳粒子储存在所述电浆反应器内部，并在例行性反应器清洁的过程取出。

8.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用电浆产氢装置，其特征在于，其可直接使用在汽车上，作为提供电力给所述大电容电池充电，或直接提供电力给驱动车辆的马达驱动系统，或直接提供电力给家庭与工业用电的家用电源装置。

9.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用电浆产氢装置，其特征在于，其可进一步适用在与使用液态碳氢化合物为燃料的内燃引擎结合，作为提供电力给所述大电容电池充电，或直接提供电力给马达驱动系统驱动汽车驱动系统，以成为氢气混合式汽车驱动系统，其中所述内燃引擎运作时产生的电力其部分提供给所述大电容电池，另部分电力提供给所述汽车驱动系统。

10.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用电浆产氢装置，其特征在于，其可进一步适用在与电动车驱动系统结合，作为提供电力给所述大电容电池充电，或直接提供电力给马达驱动系统，以成为氢气混合式电动车，其中所述大电容电池的电力主要提供给所述马达驱动系统，部分电力提供给所述电浆分解器，且所述大电容电池亦可使用外部电源充电。