(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111476553.0 (22)申请日 2021.12.0 6 (71)申请人 扬州大学江都高端 装备工程 技术研 究所 地址 225200 江苏省扬州市江都区邵伯镇 诚意路1号 (72)发明人 孙进　汪和平　姜金　 (74)专利代理 机构 南京苏科专利代理有限责任 公司 32102 代理人 董旭东 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) B60L 50/75(2019.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于氢氨电融合的清洁能源混合动力 的方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于氢氨电融合的清洁 能源混合动力的方法， 包括步骤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； 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； 步骤4） 计算掺氢氨电综 合能源输 出效率。 本发明通过基于掺氢氨综合能 源系统的热平衡和水平衡和掺氢氨综合能源系 统的热平衡和水平衡方法较好的解决了综合能 源系统效率低下的问题， 通过掺氢氨电三种清洁 能源系统的热平 衡和水平衡， 有效提高了能源系 统效率。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 114117964 A 2022.03.01 CN 114117964 A 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； 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； 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6 5‑70℃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)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。 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。 5.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2.1)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S CR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：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114117964 A 2Eout＝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。 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2.2)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 化放热率可以表示 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： Q氢氨＝Q氢+Q氨‑Q损 失                (7) 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。 7.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2.3)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。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114117964 A 3