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专利号: 2021114765530
申请人: 扬州大学江都高端装备工程技术研究所
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于氢氨电融合的清洁能源混合动力的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1)利用循环冷却液加热进行冷启动;

步骤2)基于稳态误差最小化的温控系统进行掺氢氨综合能源模型的建立;

所述步骤2)具体包括:

步骤2.1)氢氨混合燃料的燃烧;

步骤2.2)基于温控稳态误差最小进行掺氢氨综合能源热平衡;

步骤2.3)基于预冷换热进行掺氢氨综合能源水平衡;

步骤2.4)掺氢氨综合能源电压稳态输出Eout;

步骤3)基于热循环电热转换效率最大化进行掺氢电综合能源模型的建立;

所述步骤3)具体包括:

步骤3.1)掺氢电综合能源电压输出;

步骤3.2)基于最大电热转换效率进行掺氢电综合能源热平衡;

步骤3.3)基于水迁移总量最小进行掺氢电综合能源水平衡;

步骤4)计算掺氢氨电综合能源输出效率。

2.根据权利要求1所述的一种基于氢氨电融合的清洁能源混合动力的方法,其特征在于,所述步骤1)具体包括:步骤1.1)通过氧气系统给氢氧燃料系统提供氧气;

步骤1.2)通过氢气系统给氢氧燃料系统提供氢气;

步骤1.3)在氢氧燃料反应时,通过散热器使氢氧燃料系统处于温度在65‑70℃之间。

3.根据权利要求1所述的一种基于氢氨电融合的清洁能源混合动力的方法,其特征在于,所述步骤2.1)具体包括:在实际燃烧时会产生氮氧化物NO、NO2和未完全燃烧的NH3,其中,氢氨混合燃料中NH3和NO2能有效提高效率,反应的主要化学公式为:其中M是摩尔质量,随着氮氧化物NO2浓度升高,氢气的供给逐渐增加;随着氮氧化物和氢气压力的增加,氮基基本反应逐渐取代氢基基本反应;此时使用SCR催化剂消除多余的氮氧化物NO,化学反应式为:根据化学计量计算氢气和氧气的流量,使燃料成分恒定在20%体积的氢氧混合气量和

80%体积的氨气量,使SCR催化剂消除所有氮氧化物,氨分子完全燃烧;

氢气供给系统通入氢气通过节流阀,氨气供给系统通入氨气通过节流阀,在满足工作压力1.2倍以内,压力传感器显示正常,氢氧反应堆将氢氨产生热能通过热转化系统进行换热,对负载进行做功,同时对蓄电池充电,实现电压的输入;在不考虑能量损耗的情况下,假设蓄电池充电电压等于蓄电池额定工作电压,则蓄电池输入电压为Ein:Eout=Ein=δ.0Q氢氨                  (3)其中,δ.0为换热系数,Q氢氨为氢氨混合燃料输入热量,Eout为步骤2.4)的氢氨混合燃料输出电量,同时为氢电综合能源提供部分的电压输出。

4.根据权利要求1所述的一种基于氢氨电融合的清洁能源混合动力的方法,其特征在于,所述步骤2.2)具体包括:氢氨反应时会放出大量的热,为保证有效利用热量最大,则归一化放热率表示为:其中,WY为反应气体的体积总量,WCO为反应气体中CO的体积量; 为反应气体中CO2的体积量;WNO为反应气体中NO的体积量; 为反应气体中O2的体积量; 为反应气体中H2O的体积量; 为反应气体中NH3的体积量;

caverage为反应气体的平均定压比热容,α1,α2,α3,α4,α5,α6为成分系数,cNO,分别为NO,NO2,N2O,N2,H2O,NH2的定压比热容;

其中,Q损失为氢氨混合燃料中的损失热量;T2为混合燃料反应温度,T1为大气温度;

根据热平衡可知,输入气体的热量等于有效利用热量和损失热量之和,因此,掺氢氨综合能源的热量表示为:其中,Q氢,Q氨分别为氢气和氨气燃料燃烧输入的热量;Q氢氨为混合燃料输入热量;温控稳态误差最小需使Q损失最小,满足Q氢氨的混合燃料输入热量最大。

5.根据权利要求1所述的一种基于氢氨电融合的清洁能源混合动力的方法,其特征在于,所述步骤2.3)具体包括:氨分子在实际燃烧时会产生氮氧化物HNO,NO和未完全燃烧的氮氢化合物NH2,NH3,NH,N2H4,N2H3,N2H2,NNH;随着掺氮氢混合物压力的增加,主要会产生以下反应:其中式(8)是链终止反应,通过高压使OH自由基减少,活性O/H自由基池的减少导致一氧化氮产生减少,一氧化氮减少导致NH2和水进一步反应,OH自由基进一步减少,最后达到氢氨综合能源的水平衡,反应式如下:因此,通过调节氢气供给系统和氨气供给系统调整掺氢氨综合能源的压强满足氢氨综合能源的水平衡。

6.根据权利要求3所述的一种基于氢氨电融合的清洁能源混合动力的方法,其特征在于,所述步骤2.4)具体包括:在维持氨气供给量和冷却水供给量达到稳态时,此时步骤2.1)的输出电压E′out为掺氢氨综合能源电压的稳态输出。