專利名稱：制造、分配及使用監(jiān)控富含氫的燃料的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及代用燃料，且尤其涉及一種制造、分配、使用并監(jiān)控 富含氫的燃料的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
氣態(tài)代用燃料(例如氫氣和天然氣)因其在機(jī)動(dòng)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)中的清潔燃
燒特性而有價(jià)值。稱作氫烷(HYTHANE)的尤其清潔燃燒的氣態(tài)代用燃料 是由氫氣與天然氣的混合物形成。氫烷中的詞頭"氫，，取自氫氣。氫烷中的詞 尾"烷"取自曱烷，它是天然氣的主要成分。氫烷是Brehon Energy PLC的注 冊(cè)商標(biāo)。以能量計(jì)，氬烷通常含有約5%到7%的氫氣。天然氣通常為約卯+% 曱烷與少量乙烷、丙烷、高級(jí)烴，以及二氧化碳或氮?dú)獾?惰性氣體"。
在許多方面中，氫氣和曱烷為令人贊嘆的車輛燃料。曱烷具有相對(duì)較窄 的可燃性范圍，其限制利用稀釋空氣/燃料混合物和超吸氣(super-aspiration ) 的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用中的燃料效率。通常用過量空氣或再循環(huán)廢氣來稀釋空氣/燃 料混合物，分別稱作稀燃(lean-burn)和廢氣再循環(huán)(EGR)。通常用渦輪 增壓器或其它增壓泵來實(shí)現(xiàn)超吸氣。即使少量氳氣的加入也會(huì)顯著擴(kuò)展稀薄 可燃性范圍。曱烷還具有緩慢火焰速度，尤其在稀薄空氣/燃料混合物中， 而氫氣具有快約8倍的火焰速度。曱烷是可能會(huì)難以點(diǎn)燃的相當(dāng)穩(wěn)定的分 子，但氫氣具有比曱烷低約25倍的點(diǎn)火能需求。最后，曱烷可能會(huì)難以在
發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)加速曱烷燃燒的有效燃燒刺激物，且氬氣也是在較低排氣溫度下用 于高效催化的有效還原劑。
盡管純氫燃料可減排高達(dá)100%,但目前在化石燃料與氫氣之間的成本 差異令人無法接受。氫成本與氳能成正比，其可表示為由基準(zhǔn)能量系統(tǒng)(例 如，非氫燃料車輛)消耗的能量的百分比。然而，單獨(dú)的氫成本并未考慮由 氫燃料系統(tǒng)所提供的益處。為充分理解使用氫氣作為燃料的益處，對(duì)氫氣的使用和經(jīng)濟(jì)學(xué)的較廣泛了解是必要的。
本發(fā)明考慮由富含氫的燃料所帶來的減排。相對(duì)于基準(zhǔn)條件的減排百分
比與氫能百分比的比率是衡量氫利用效率的量度，稱作杠桿系數(shù)(leverage factor)。氫杠桿率(hydrogen leverage)經(jīng)定義為[減排％]/[以氫氣形式提供 的基準(zhǔn)能％]的比率。舉例來說，轉(zhuǎn)換為純氫氣操作的100輛天然氣公共汽車 的車隊(duì)將具有約7%的總減排量。這意謂使用氫氣的杠桿率為7%/7% = 1。 然而，對(duì)于全部100輛公共汽車來說，同一車隊(duì)可使用摻合有天然氣的相同 量的氫氣(以能量計(jì)為7%),且使整個(gè)車隊(duì)達(dá)到50%的減排量。在此情況下， 氫杠桿率為50%/7% = 7.14，或有效性是純氫氣情況的7倍以上。
本發(fā)明也考慮燃料的完整生命周期。舉例來說，例如乙醇等生物燃料可 降低由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的排放量。然而，乙醇的制造可能包括在農(nóng)用拖拉機(jī) 中燃燒的柴油機(jī)燃料、農(nóng)業(yè)廢棄物的燃燒、在發(fā)酵和蒸餾期間過量二氧化碳 的產(chǎn)生以及用于分配的油罐卡車中燃燒的更多柴油機(jī)燃料。本發(fā)明認(rèn)識(shí)到，
有這些排放源。
盡管在使用氬氣作為車輛燃料方面存在持久興趣和顯著進(jìn)步，但氫氣仍 未象醇類、丙烷或天然氣一樣成為確定代用燃料。本發(fā)明涉及一種利用"從 油井到車輪(wellsto wheels)"法的系統(tǒng)，其用于制造、分配、使用并監(jiān)控 富含氬的燃料。利用本發(fā)明的系統(tǒng)，生命周期評(píng)價(jià)可比較相對(duì)于任何其它基 準(zhǔn)燃料來說，與富含氫的燃料的制造、運(yùn)輸和使用相關(guān)的總體環(huán)境影響。
相關(guān)技術(shù)的前述實(shí)例和與其相關(guān)的限制打算為說明性的且并不詳盡。在 理解本說明書和研究圖式后，相關(guān)技術(shù)的其它限制對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來 說將變得顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容
提供制造、分配、使用并監(jiān)控富含氬的燃料的系統(tǒng)和方法。結(jié)合系統(tǒng)和 方法描述并說明以下實(shí)施例和其方面，其打算為例示性和說明性的，在范圍 上并不構(gòu)成限制。
所述系統(tǒng)包括至少一臺(tái)車輛，其具有經(jīng)配置以使用富含氫的燃料的發(fā)動(dòng) 機(jī)。所述系統(tǒng)還包括制造系統(tǒng)，其經(jīng)配置以制造富含氫的燃料；和分配系統(tǒng)， 其經(jīng)配置以將富含氫的燃料分配到車輛中。所述系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)，其經(jīng)配置以在使用富含氫的燃料期間監(jiān)控車輛的排放量和能量消耗。另外，控制 系統(tǒng)經(jīng)配置以監(jiān)控和控制富含氬的燃料的制造，且收集關(guān)于排放量和能量消 耗跟蹤的必要數(shù)據(jù)?？刂葡到y(tǒng)也可用于最小化富含氫的燃料的制造和使用期 間的排放量，且最小化相對(duì)于基準(zhǔn)燃料的能量消耗。
制造系統(tǒng)包括氫源，其經(jīng)配置以提供氫氣；和烴源，其經(jīng)配置以提供基 本烴燃料?？捎弥圃煜到y(tǒng)將氫氣與烴燃料冷卻、混合并壓縮以提供呈低溫或 超臨界狀態(tài)的預(yù)摻合增壓氣體或流體形式的富含氫的燃料?；蛘?，制造系統(tǒng) 可以單獨(dú)成分形式向車輛提供氳氣和烴燃料，其隨后可在車輛內(nèi)混合。
分配系統(tǒng)與制造系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的組件也可位于在結(jié)構(gòu)和功能上與常
規(guī)加油站相似的加燃料站(refueling station)中。在一說明性實(shí)施例中，分 配系統(tǒng)經(jīng)配置以在預(yù)摻合狀態(tài)下向車輛中分配富含氫的燃料。在另一實(shí)施例 中，氫氣和烴燃料是以單獨(dú)成分形式提供，且車輛包括用于摻合氫氣與烴燃 料的恒定體積注射系統(tǒng)。
所述方法包括以下步驟提供富含氫的燃料；將富含氫的燃料分配到車 輛中；在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)中使用富含氫的燃料；和至少在使用步驟期間監(jiān)控排放 量和燃料消耗。監(jiān)控步驟可感測(cè)并記錄發(fā)動(dòng)機(jī)性能數(shù)據(jù)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀 態(tài)、廢氣排放量數(shù)據(jù)和里程數(shù)據(jù)。監(jiān)控步驟還可監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)以評(píng)估和跟蹤在富 含氫的燃料的整個(gè)生命周期(包括在富含氬的燃料的制造、分配和使用期間) 內(nèi)的排放量。另外，監(jiān)控步驟可證實(shí)富含氫的燃料的狀況且在富含氬的燃料 的制造、分配和使用期間提供安全性和控制。


在圖式的參考圖中說明例示性實(shí)施例。本文中所揭示的實(shí)施例和圖式打
算視作說明性的，而不是限制性的。
圖l是制造、分配、使用并監(jiān)控富含氫的燃料的系統(tǒng)的示意圖2是繪示所述系統(tǒng)的摻合系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、儲(chǔ)存系統(tǒng)和分配系統(tǒng)的示
意圖2A是沿線2A所取的圖2的放大圖； 圖2B是沿線2B所取的圖2的放大圖； 圖2C是沿線2C所取的圖2的放大圖； 圖2D是沿線2D所取的圖2的放大圖；圖3是所述系統(tǒng)的主控制系統(tǒng)的示意圖； 圖4是所述系統(tǒng)的分配系統(tǒng)的示意圖5是用于在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)摻合氫氣與烴燃料的系統(tǒng)的橫截面圖；和 圖6是繪示在聯(lián)邦排放試驗(yàn)的穩(wěn)態(tài)刺激下，各種氫氣濃度對(duì)改良型康明
斯(Cummins) L-10公共汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx排放量的影響的圖表。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明中使用以下定義。
氫烷表示包括氫和曱烷(天然氣)的富含氫的燃料。 超臨界低溫燃料(SCCF)表示包括溶解于超臨界烴流體中的氫氣的富含 氫的燃料。
超臨界流體表示在高于流體的臨界溫度和壓力的壓力和溫度下的流體。 在此狀態(tài)下，液相與氣相之間不存在差異，且流體被稱作飽和蒸氣與飽和液 態(tài)相同的濃密氣體。
溫室排放物表示造成溫室效應(yīng)和全球變暖的大氣排放物。
系統(tǒng)10
參看圖1,說明制造、分配、使用并監(jiān)控富含氫的燃料的系統(tǒng)10。所述 系統(tǒng)10包括制造系統(tǒng)12,其用于制造富含氫的燃料；分配系統(tǒng)14，其用于 分配富含氫的燃料；和車輛16，其具有經(jīng)配置以使用富含氫的燃料的發(fā)動(dòng) 機(jī)18。所述車輛還包括發(fā)動(dòng)機(jī)18的燃料運(yùn)送系統(tǒng)20和發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊46。
系統(tǒng)10 (圖1)還包括主控制系統(tǒng)44,其經(jīng)由通信線路182與車輛16 上的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊46、分配系統(tǒng)14的審查和控制模塊88和制造系統(tǒng)12 的組件進(jìn)行信號(hào)通信。主控制系統(tǒng)44經(jīng)配置以感測(cè)、檢索、儲(chǔ)存并傳達(dá)車 輛特有數(shù)據(jù)，尤其廢氣排放量數(shù)據(jù)(或可用于評(píng)估排放量的操作數(shù)據(jù))和車 輛里程數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)可用于調(diào)節(jié)或再配置特定車輛16以降低排放量并降 低能量消耗。這種數(shù)據(jù)還可用于對(duì)1997年京都議定書(Kyoto Protocol)的 碳排放額度系統(tǒng)(carbon credit system )提供關(guān)于全球變暖氣體減少的計(jì)算。 并非僅針對(duì)車輛排放量，主控制系統(tǒng)44還可用于監(jiān)控在富含氫的燃料的整 個(gè)生命周期內(nèi)的排放量，其包括由制造系統(tǒng)12的組件所產(chǎn)生的排放量。主 控制系統(tǒng)44也可經(jīng)配置以監(jiān)控并證實(shí)由制造系統(tǒng)12制造的富含氬的燃料的 狀況，且對(duì)制造系統(tǒng)12、分配系統(tǒng)14和車輛16提供安全性和控制。在說明性實(shí)施例中，富含氫的燃料包含氫烷，其包括摻合在曱烷燃料中
的氫氣。另外，甲烷燃料可呈壓縮氣體(CNG)、液態(tài)天然氣(LNG)或超 臨界流體的形式。然而，除甲烷燃料外，富含氫的燃料還可包括其它烴燃料， 例如乙蹄、乙烷、丙烷、丙埽(propylene )、丙蹄(propene )和丁烷。作為 另一種替代物，富含氫的燃料可包括多種烴，例如甲烷與例如乙烯、乙烷、 丙烷、丙烯(propylene )、丙烯(propene)和丁烷等高級(jí)烴的組合。此外， 富含氪的燃料可包括添加劑，其經(jīng)配置以改良物理或性能特性。 制造系統(tǒng)12
如圖l中所示，制造系統(tǒng)12包括氫源22和曱烷(天然氣)源24。制造 系統(tǒng)12還包括摻合系統(tǒng)26，其用于在常溫下將氬和曱烷(天然氣)摻合為 氬烷。代表性溫度范圍可為40。C到125°C。摻合系統(tǒng)26還包括壓縮機(jī)系統(tǒng) 28,其用于將氫烷壓縮到所選壓力。就有用車輛儲(chǔ)存來說，所選壓力的代表 性范圍可為2000 psig到5000psig。
摻合系統(tǒng)26 (圖1)可位于在結(jié)構(gòu)和功能上與常MJ口油站相似的加燃料 站34 (圖1)中?；蛘?，摻合系統(tǒng)26 (圖1)可位于另一位置，且預(yù)摻合氫 烷輸送到加燃料站34 (圖1 )。制造系統(tǒng)12 (圖1 )還包括燃料輸送系統(tǒng)32 (圖1),其用于將來自氫源22的氫氣和來自曱烷(天然氣)源24的甲烷輸 送到摻合系統(tǒng)26中。制造系統(tǒng)12 (圖1 )還包括位于加燃料站34 (圖1 ) 中的呈一系列儲(chǔ)罐形式的儲(chǔ)存系統(tǒng)30 (圖1)。至少所述系列的最后階段保 持在比車輛燃料罐42(圖1 )的最大壓力顯著更高的壓力下，以便從分配系 統(tǒng)14 (圖1)向車輛燃料罐42 (圖1)中迅速分配燃料。在不存在高壓儲(chǔ)存 的情況下，僅有緩慢填充分配是可能的，其對(duì)于高利用率車輛的大型車隊(duì)來 說不實(shí)用。
氫源22
氫源22 (圖1)經(jīng)選擇和操作以最小化在氬制造期間的排放量和能量消 耗。存在許多可能的氬源，且選擇可對(duì)系統(tǒng)10 (圖1)的總體環(huán)境影響具有 重大影響。適合氫源包括電解、特殊水裂解、工業(yè)廢物流、油井、重整和氣 化。
電解-氫源22
電解是使用電力輸入將水分子裂解為其成分氬與氧的過程。水的電解可使用來自如風(fēng)力或太陽能光伏電池等可再生能源或來自常見電力網(wǎng)的電。
盡管電解對(duì)于在可獲得水和電的任何地方制造氫可能是方便的，但設(shè)備 較為昂貴。另外，視電力輸入的成本而定，電解產(chǎn)生的氬氣的成本通常比其
它來源更昂貴。與其它氫氣制造方法相比，以下一種特征使得電解尤為特別
有可能在高壓下電解水，且制造增壓氫氣所需的過電壓幾乎在熱動(dòng)力學(xué)上是 理想的。從效率觀點(diǎn)看，高壓電解可能是制造增壓氫氣的最佳方式。然而， 因?yàn)殡娊馐褂孟鄬?duì)昂貴的電力和設(shè)備，所以"高效率"并不總是意謂"低成本"。
特殊水裂解-氫源22
已證實(shí)裂解水的更多特殊方法，但目前并未普遍使用。這些方法包括核 熱化學(xué)、光解和微生物或電力輔助的微生物方法。 工業(yè)廢物流-氫源22
從環(huán)境觀點(diǎn)看，僅次于由某些可再生電解方法制造氬氣的最佳方式將是 利用具有極大氫含量的工業(yè)廢物流。在許多情況下工業(yè)廢物還可能是最低成 本的氫源。鋼鐵和再生鋁制造、氯/堿工廠、玻璃廠、造紙廠和有時(shí)石油或 天然氣精煉廠產(chǎn)生富含氫的廢氣流。存在許多可靠的用于分離氫氣的工業(yè)技 術(shù)，其是由使得氫氣與其它氣體相區(qū)別的氫氣的許多特性來促進(jìn)。
氫烷對(duì)氫源的最終純度并不特別敏感。例如氫廢物流中通常所發(fā)現(xiàn)的百 萬分率水平的污染物(如一氧化碳)可永久損壞燃料電池。然而，加氬烷燃
料的發(fā)動(dòng)機(jī)將不會(huì)受到高達(dá)數(shù)百分比的一氧化碳與氫氣和天然氣的混合物 的顯著影響。實(shí)際上， 一氧化碳具有與氫氣類似的寬可燃性范圍，且一氧化 碳的特征性燃燒延遲由于氬氣的存在和燃燒而加速。不會(huì)永久污染并損壞燃 料電池的其它氣體在存在于氫氣供應(yīng)流中時(shí)仍可損害性能，如氮?dú)狻⒍趸?碳、甲烷等。這些組分中大部分在天然氣中所發(fā)現(xiàn)的各種氣體中是常見的， 因此，當(dāng)其達(dá)到燃料質(zhì)量時(shí)，氫烷發(fā)動(dòng)機(jī)極為堅(jiān)固。另外，在制造用于氫烷 的90+%氫氣的氫氣分離設(shè)備與制造燃料電池必需的99.9999+%純度的設(shè)備 之間存在巨大的資金和能源成本差異。 油井(天然沉積物)-氬源22
盡管并不常見，但存在具有相對(duì)高濃度的天然存在氫氣的某些天然氣沉
積物。盡管過多氫氣可能是管道天然氣供應(yīng)的典型加熱設(shè)備裝配的問題，但從這些來源移除的氫氣可在下游進(jìn)一步用于車輛加燃料。如果天然的富含氫 的氣體沉積物恰好在適當(dāng)位置上，那么甚至有可能使用從油井和燃料調(diào)節(jié)工 廠到氫烷車輛加燃料站的專用管道。
重整和氣化-氳源22
目前大多數(shù)可用商業(yè)氫氣是由天然氣與水的高溫化學(xué)反應(yīng)制得，稱作蒸 汽重整。這種方法產(chǎn)生二氧化碳且消耗原始天然氣原料的一些燃料能。因此， 從生命周期觀點(diǎn)看，這并不是氫氣關(guān)于能量效率或溫室氣體排放的最佳選 擇。然而，蒸汽重整天然氣通常為最低成本的氳源，且所述方法可按比例從 大規(guī)模石油精煉廠縮小為氬烷分配系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)單元。在其它氫源可能會(huì)過于 昂貴或在其它方面無法使用的新穎或現(xiàn)有天然氣加燃料設(shè)施上，僅需要天然 氣源和水(和少量電力以進(jìn)行控制)來制造相對(duì)低成本的氫氣。
也由包括生物質(zhì)或煤的各種原料的部分氧化(通常稱作氣化的方法)來 制造氫氣。來自部分氧化步驟的產(chǎn)物流包括氫氣和一氧化碳，以及水蒸氣、 二氧化碳和氮?dú)狻Ｓ刹糠盅趸a(chǎn)生的熱量可用于額外蒸汽注射以從水與一 氧化碳的吸熱反應(yīng)產(chǎn)生更多氳氣和二氧化碳(自熱水煤氣轉(zhuǎn)換過程)。
曱烷(天然氣)源24
與氫源22 —樣，氫烷的曱烷(天然氣)源24的選擇可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)排放 物的生命周期評(píng)估產(chǎn)生顯著影響。如同氬源22—樣，曱烷(天然氣)源24 經(jīng)選擇和操作以最小化排放量和能量消耗。適合的曱烷(天然氣)源24包 括油井、工業(yè)廢物流和沼氣。
油井(天然沉積物)-曱烷(天然氣)源24
世界能源網(wǎng)絡(luò)中幾乎所有的曱烷都來自天然"化石燃料"沉積物。這些來 源是最普遍的且為工業(yè)或車輛使用提供最廉價(jià)的曱烷。這種來源也采用螯合 形式的碳且最終以溫室氣體形式將其返回大氣中，因此應(yīng)考慮這種來源的環(huán) 境影響。化石天然氣的生命周期排放量與具有更多能量密集型制造過程或更 高碳濃度的其它燃料(例如，如汽油)相比仍可為有利的。
未來，冰狀天然氣水合物(icy natural gas hydrate, NGH )化合物的巨大 海洋沉積物可提供重要的曱烷源。這些水合物形成物其中和其下所含的全部 曱烷能源據(jù)估計(jì)為已知的世界地下石油和天然氣儲(chǔ)量的至少兩倍。許多不具 有地下天然氣的國家可利用這種水下資源。這種來源的環(huán)境影響將與地下曱烷類似；然而，由于許多甲烷水合物形成物的半穩(wěn)定性質(zhì)，因此存在甲烷釋
放到大氣中的更多風(fēng)險(xiǎn)。甲烷為強(qiáng)效溫室氣體-在IOO年時(shí)期內(nèi)其對(duì)全球變 暖的影響是同樣多二氧化碳(以重量計(jì))的21倍。 工業(yè)廢物流-曱烷(天然氣)源24
富含甲烷的廢物流在許多工業(yè)(例如采煤業(yè)和石油、化學(xué)品和鋼鐵的制 造)中是常見的。與來自油井的常規(guī)天然氣制造相比，收集、分離并壓縮這 些甲烷源以用于管道輸送并非總是經(jīng)濟(jì)的。在許多情況下，工業(yè)方法排出或 燃燒曱烷廢棄物，因?yàn)閴嚎s或液化氣體以用于輸送是不經(jīng)濟(jì)的。另外，如海 上石油制造設(shè)施等遙遠(yuǎn)地方甚至可能不具有管道輸送的選擇。此外，天然氣 水合物可為在不存在曱烷壓縮或液化的設(shè)備和能量消耗的情況下收集這些 海濱曱烷源提供有效方法，但目前NGH制造技術(shù)尚未完全開發(fā)。
沼氣-甲烷(天然氣)源24
與曱烷的工業(yè)廢物流類似，各種來源的富含甲烷的"沼氣"是常見的，但 與化石天然氣制造相比，收集和輸送未必是經(jīng)濟(jì)的。全球變暖關(guān)注和由京都 議定書產(chǎn)生的碳排放額度交易市場(chǎng)(carbon credit trading market)可證明這 些來源的更普遍利用是正確的。 一些更易于收集的沼氣排放物是來自垃圾掩 埋場(chǎng)和廢水處理廠。另 一潛在來源是具有與家庭廢水處理系統(tǒng)類似的液體廢 棄物管理系統(tǒng)的大型家畜管理設(shè)施。
燃料輸送系統(tǒng)32
適合的燃料輸送系統(tǒng)32包括管道、輪船和卡車。如同氫源22和甲烷(天 然氣)源24—樣，輸送系統(tǒng)32經(jīng)選擇和操作以最小化排放量和能量消耗。 管道-燃料輸送系統(tǒng)32
對(duì)于呈天然氣形式的甲烷來說， 一種適合的輸送方法是通過管道網(wǎng)絡(luò)。 盡管有時(shí)候可使用適度高壓管道，但大多數(shù)天然氣分配系統(tǒng)是由低壓管道氣 體供應(yīng)。
也有可能通過管道來輸送和分配氫氣。最早的氣體管道網(wǎng)絡(luò)中有許多是 在使用"城市煤氣"進(jìn)行加熱和照明的城市中開發(fā)出。這種氣體是由煤的蒸汽 重整所產(chǎn)生的氫氣與一氧化碳的混合物。另外，在石油精煉廠和化工廠中以 及兩者之間氫氣管道是常見的。
液化和輪船/卡車-燃料輸送系統(tǒng)32對(duì)于隔離島或沿海國家來說，進(jìn)口的液化天然氣(liquefied natural gas ， LNG)有時(shí)是唯一可用的天然氣資源。然而，由于較低的海外制造成本，LNG 可能會(huì)經(jīng)濟(jì)地進(jìn)口到具有發(fā)達(dá)國內(nèi)天然氣資源的國家。在將溫度降到約 -160°(:的制冷循環(huán)中將天然氣液化，進(jìn)而在大氣壓下將曱烷的體積縮減約
熱儲(chǔ)罐運(yùn)輸極大量。在大工業(yè)規(guī)模上，液化過程消耗約15%的天然氣能量。 氪氣也可以低溫液體形式輸送，但在大氣壓下是處于-253。C的顯著更低 溫度。液化過程消耗約30%的液態(tài)氫的燃料能。用有軌車或公路拖車上的儲(chǔ) 罐將氫液態(tài)輸送長達(dá)約1600km的距離是相對(duì)常見的，但大規(guī)模海洋運(yùn)輸未 用于氫氣分配。大規(guī)模氫氣消費(fèi)者具有現(xiàn)場(chǎng)或通過管道輸送的專用制造設(shè) 施。
也有可能輸送LNG與氫氣的預(yù)摻合超臨界混合物。超臨界混合物具有 與LNG類似的密度，但其行為更像氣體，保持充分混合，呈無液體/氣體分 界面的單一狀態(tài)，且在無噴濺或晃動(dòng)的情況下完全填充儲(chǔ)罐。
天然氣水合物和輪船/卡車-燃料輸送系統(tǒng)32
水合形式的天然氣目前未用于輸送。然而，在約0.9g/ml的密度下，NGH 含有高達(dá)13.4% (重量)的曱烷。這暗示曱烷儲(chǔ)存密度相當(dāng)于17MPa壓力 或約2480psi。為確保水合物的長期穩(wěn)定性，所需要的是僅約2.5MPa (360 psi)的實(shí)際壓力和-5。C的儲(chǔ)存溫度。亞穩(wěn)定性和相對(duì)緩慢的離解允許NGH 在大氣壓和-5。C下暫時(shí)(例如，輸送期間)儲(chǔ)存。
一種輸送和分配方法將NGH漿料抽吸到管道壓力中并加熱以造成離解， 其與用于將汽化LNG置于管道中的方法類似。然而，隨后應(yīng)將從離解水合 物脫離的液態(tài)水從增壓氣流中分離。
壓縮和卡車—燃料輸送系統(tǒng)32
對(duì)于陸地上至多約300 km的短距離來說，天然氣和氫氣可以壓縮氣體 形式用DOT規(guī)格氣缸、公路載油艙和長管拖車和鐵路油罐車由公路和鐵路 經(jīng)濟(jì)地輸送。長管拖車可能會(huì)是向服務(wù)小型車隊(duì)的氫烷加燃料站分配氫氣的 吸引人的解決方案。另外，長管拖車或鐵路油罐車可向不具有便利天然氣管 道可用性的附近加燃料站分配在中心設(shè)施處摻合并壓縮的氫烷。
摻合系統(tǒng)26參看圖2-2D,以示意圖形式說明摻合系統(tǒng)26的其它細(xì)節(jié)，以及其與制 造系統(tǒng)12和分配系統(tǒng)14的介面。關(guān)于圖2-2D，圖2說明完整摻合系統(tǒng)26， 圖2A-2C是圖2的放大部分，且圖2D含有圖2-2C的圖例。
摻合系統(tǒng)26 (圖2)包括曱烷(天然氣)導(dǎo)管90 (圖2A)和氫氣導(dǎo)管 92 (圖2A)。在50psig的最小壓力下，曱烷(天然氣)導(dǎo)管90 (圖2A)的 代表性流動(dòng)速率可為約400 SCFM ( Standard Cubic Foot per Minute,標(biāo)準(zhǔn)立 方英尺每分鐘)。在50psig的最小壓力下，氫氣導(dǎo)管92 (圖2A)的代表性 流動(dòng)速率可為約100SCFM?？砂葱枰x擇曱烷(天然氣)導(dǎo)管90 (圖2A) 的尺寸，其中3英寸導(dǎo)管為代表性的。也可按需要選擇氫氣導(dǎo)管92(圖2A) 的尺寸，其中l(wèi)英寸導(dǎo)管為代表性的。
曱烷(天然氣)導(dǎo)管卯(圖2A)與球閥94 (圖2A)、止回閥96 (圖2A)、 壓力調(diào)節(jié)器98 (圖2A)和減壓閥100 (圖2A)相流通。搶壁180可位于球 閥94 (圖2A)與止回閥96 (圖2A)之間。另外，壓力計(jì)102、 104 (圖2A) 感測(cè)壓力調(diào)節(jié)器98 (圖2A)的任一側(cè)上的壓力。氫氣導(dǎo)管92 (圖2A)與 球閥106 (圖2A)、止回閥108 (圖2A)、壓力調(diào)節(jié)器110 (圖2A)和減壓 閥112 (圖2A)相流通。艙壁180分隔球閥106 (圖2A)與止回閥108 (圖 2A)。另外，壓力計(jì)116、 118 (圖2A)感測(cè)壓力調(diào)節(jié)器110 (圖2A)的任 一側(cè)上的壓力。 、
曱烷(天然氣)導(dǎo)管90 (圖2A)和氫氣導(dǎo)管92 (圖2A)也與平行流動(dòng) 熱交換器120 (圖2A)相流通，所述平行流動(dòng)熱交換器120 (圖2A)經(jīng)配 置以將曱烷(天然氣)和氫氣冷卻到常溫。平行流動(dòng)熱交換器120 (圖2A) 的曱烷(天然氣)輸出導(dǎo)管122 (圖2A和圖2B)包括氣動(dòng)閥126 (圖2B )、 溫度計(jì)128 (圖2B )、壓力計(jì)130 (圖2B )和音速噴管132 (圖2B )。平行 流動(dòng)熱交換器120 (圖2A)的氫氣輸出導(dǎo)管124 (圖2A和圖2B )包括氣動(dòng) 閥134 (圖2B )、溫度計(jì)136 (圖2B )、壓力計(jì)138 (圖2B )和音速噴管140 (圖2B)。氣動(dòng)閥126、 134 (圖2B)經(jīng)由通信線路182 (圖2B)與主控制 系統(tǒng)44 (圖2A )以及主控制系統(tǒng)44 (圖2A )的質(zhì)量控制系統(tǒng)176 (圖2A ) 進(jìn)行信號(hào)通信。
平行流動(dòng)熱交換器120(圖2A)的曱烷(天然氣)輸出導(dǎo)管122(圖2B) 和氫氣輸出導(dǎo)管124 (圖2B)也與混合室144 (圖2B)相流通，其中曱烷(天然氣)與氫氣混合形成富含氫的燃料。混合室144 (圖2B)包括經(jīng)由通 信線路182與主控制系統(tǒng)44 (圖2A)進(jìn)行信號(hào)通信的壓力開關(guān)(低)184 (圖2B)和壓力開關(guān)(高)186。壓力開關(guān)184、 186 (圖2B )可用于控制混 合室144 (圖2B)的流入量和流出量?；旌鲜?44 (圖2B)也與收集并暫 時(shí)儲(chǔ)存富含氫的燃料的緩沖罐146 (圖2B)相流通。緩沖罐146 (圖2B) 包括壓力計(jì)168 (圖2B)、泄流閥148 (圖2B)、調(diào)節(jié)閥150 (圖2B )和減 壓閥152 (圖2B)，所述減壓閥152 (圖2B)經(jīng)配置以向安全位置(例如通 風(fēng)立管)排氣。
緩沖罐146 (圖2B)的輸出導(dǎo)管154 (圖2B和圖2C )包括與壓縮機(jī)系 統(tǒng)28 (圖2C)相流通的球閥156 (圖2C)、壓力計(jì)158 (圖2C )和止回閥 160 (圖2C)。壓縮機(jī)系統(tǒng)28 (圖2C)經(jīng)配置以將富含氫的燃料增壓到所選 壓力。壓縮機(jī)系統(tǒng)28 (圖2C)轉(zhuǎn)而與儲(chǔ)存系統(tǒng)30 (圖2C)相流通，所述 儲(chǔ)存系統(tǒng)30(圖2C)經(jīng)配置以將所選量的富含氫的燃料儲(chǔ)存在所選壓力下。 儲(chǔ)存系統(tǒng)30 (圖2C)也與分配系統(tǒng)14 (圖2C)相流通。另外，氬烷再循 環(huán)回路162 (圖2C)與儲(chǔ)存系統(tǒng)30 (圖2C)以及緩沖罐146 (圖2B )的輸 出導(dǎo)管154 (圖2C)相流通。氫烷再循環(huán)回路162 (圖2C)包括壓力調(diào)節(jié) 器164 (圖2C )和球閥166 (圖2C )。
通信線路182 (圖2C)在主控制系統(tǒng)44 (圖2A)、壓縮機(jī)系統(tǒng)28 (圖 2C)、儲(chǔ)存系統(tǒng)30(圖2C)、車輛16 (圖2C)上的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊46 (圖 2C)和分配系統(tǒng)14 (圖2C)的審查和控制模塊88 (圖2C)之間建立信號(hào) 通信。另外，主控制系統(tǒng)44 (圖2A)的質(zhì)量控制段176 (圖2C)包括與緩 沖罐146 (圖2B)相流通的質(zhì)量樣品回路170 (圖2B),其經(jīng)配置以提取并 分析質(zhì)量控制樣本。質(zhì)量樣品回路170 (圖2B)也包括壓力調(diào)節(jié)器174 (圖 2B)和調(diào)節(jié)閥172 (圖2B)。主控制系統(tǒng)44 (圖2A )也包括安全系統(tǒng)178 (圖2A)，其經(jīng)配置以使用壓力、溫度和流動(dòng)數(shù)據(jù)來確保安全。
主控制系統(tǒng)44(圖2A)包括用軟件編程的計(jì)算機(jī)或控制器，其經(jīng)配置 以實(shí)現(xiàn)包括制造系統(tǒng)12和分配系統(tǒng)14的系統(tǒng)10的控制。另外，與安全系 統(tǒng)178(圖2A)—起操作的主控制系統(tǒng)44(圖2A)提供安全超控系統(tǒng)(safety override system )。另外，主控制系統(tǒng)44 (圖2A )在摻合并分配富含氫的燃 料期間提供質(zhì)量保證監(jiān)控和控制。此外，主控制系統(tǒng)44 (圖2A)具有使用各種形式的氫烷中任 一 形式的能力，但一 些組件可經(jīng)調(diào)節(jié)以滿足各類燃料的
特定需要。主控制系統(tǒng)44 (圖2A)也收集數(shù)據(jù)，；險(xiǎn)驗(yàn)參數(shù)并進(jìn)行用戶可配 置輸出參數(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算。另外，主控制系統(tǒng)44 (圖2A)對(duì)包括根據(jù)京都議 定書的碳或NOx排放額度的不同可交易排放量程序進(jìn)行合格審查。
參看圖3,用流程圖說明主控制系統(tǒng)44的操作特性。如由圓圈200所示， 摻合系統(tǒng)26經(jīng)控制以在所選壓力和溫度下提供呈綜合、成比例混合物形式 的組分(例如，氫氣和曱烷)。如由圓圈202所示，提供摻合系統(tǒng)26的動(dòng)態(tài) 控制和安全系統(tǒng)178的控制。如由圓圈204所示，控制分配系統(tǒng)14和向車 輛16的運(yùn)送。如由圓圈208所示，控制氬烷質(zhì)量控制系統(tǒng)176以及車輛介 面的通信系統(tǒng)188。如由圓圈206所示，控制包括氫烷識(shí)別、數(shù)據(jù)收集、審 查和安全性的車輛發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊46。現(xiàn)在將描述關(guān)于主控制系統(tǒng)44的數(shù) 據(jù)收集和審查功能的其它細(xì)節(jié)。
主控制系統(tǒng)44-廢氣排放量數(shù)據(jù)收集和審查
1997年京都議定書創(chuàng)立基于市場(chǎng)的排放量交易機(jī)制以有助于國家降低 滿足其溫室氣體排放量降低目標(biāo)的成本。為利用通過使用氫烷所產(chǎn)生的排放 額度，需要經(jīng)適當(dāng)驗(yàn)證并核實(shí)的系統(tǒng)以造成二氧化碳或等效溫室氣體排放量 的任何降低。對(duì)于局部空氣質(zhì)量控制(未作為京都議定書的部分)來說，一 些地區(qū)也交易關(guān)于NOx和SOx (硫的氧化物)排放量減少的排放額度。
分配系統(tǒng)14上記錄的數(shù)據(jù)
跟蹤二氧化碳排放量的最筒單方法是跟蹤分配系統(tǒng)14上車隊(duì)的總?cè)剂?消耗。在此情況下，分配系統(tǒng)14可包括與車輛16 (圖1)上的發(fā)動(dòng)機(jī)控制 模塊46 (圖1 )進(jìn)行信號(hào)通信的審查和控制模塊88 (圖1 )。如果已知燃料 的組成，那么直接計(jì)算以確定每千克經(jīng)分配并最終燃燒的氫烷向大氣中排放 的二氧化碳的千克數(shù)。然而，如數(shù)據(jù)計(jì)算和報(bào)告部分中將論述，這種方法將 僅說明實(shí)際二氧化碳排放量，而未說明任何其它可能的溫室氣體排放量或生 命周期益處。
由車載設(shè)備收集的數(shù)據(jù)
獲取車內(nèi)數(shù)據(jù)使得不僅能夠跟蹤燃料消耗，而且能夠跟蹤在特定環(huán)境和 發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀態(tài)下的燃料消耗。利用充分表征的發(fā)動(dòng)機(jī)排放行為信息，隨后 有可能量化所有發(fā)動(dòng)機(jī)排放量，而不僅僅是二氧化碳。主控制系統(tǒng)44 (圖1 )和發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊46 (圖1 )可進(jìn)行的數(shù)據(jù)收集 和分配功能存在一 系列級(jí)別。
1. 傳感器數(shù)據(jù)可由獨(dú)立車載設(shè)備收集、儲(chǔ)存并分配到主控制系統(tǒng)44(圖
1 )。
2. 傳感器數(shù)據(jù)可由發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊46 (圖1 )收集并以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流形式 (例如，通過典型SAEJ1939 CAN總線)傳送到主控制系統(tǒng)44 (圖1 )。
3. 傳感器數(shù)據(jù)可由發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊46 (圖1 )收集并儲(chǔ)存且間斷性地傳 送到獨(dú)立分配單元以向主控制系統(tǒng)44 (圖1 ) #番送。
4. 所有數(shù)據(jù)收集、儲(chǔ)存和通信功能都整合到發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊46 (圖1)中。
由發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊46 (圖1)車內(nèi)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)可通過線連接或無線通信 (例如，通信系統(tǒng)188-圖4)傳輸?shù)街骺刂葡到y(tǒng)44 (圖1 )。這種數(shù)據(jù)傳輸過 程可發(fā)生于在分配系統(tǒng)14 (圖1)處加燃料期間，或可直接由車隊(duì)機(jī)構(gòu)收集 數(shù)據(jù)。舉例來說，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊46可經(jīng)由無線通信與分配系統(tǒng)14上的審 查和控制模塊88 (圖1 )進(jìn)行信號(hào)通信。
數(shù)據(jù)計(jì)算和報(bào)告
可根據(jù)總車隊(duì)燃料消耗和燃料組成數(shù)據(jù)來計(jì)算簡(jiǎn)單二氧化碳減排量。這 種方法不利用其它等效溫室氣體(如甲烷排放物)或潛在生命周期益處。這 可留下大量未說明的減排額度，因?yàn)槠渌鼩怏w(如曱烷)具有顯著更強(qiáng)的溫 室效應(yīng)。
下個(gè)等級(jí)的數(shù)據(jù)計(jì)算和報(bào)告增加關(guān)于在各種發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀態(tài)下燃料消 耗的柱狀圖信息；這種數(shù)據(jù)應(yīng)在車隊(duì)的車輛16 (圖1 )中收集。此信息可用 于計(jì)算各個(gè)別車輛16的任何廢氣組分的總排放量。隨后綜合來自車隊(duì)中所 有車輛16的計(jì)算數(shù)據(jù)以報(bào)告二氧化碳等效減少量。另外，其它氣體可使地 區(qū)空氣質(zhì)量排放交易額度合格，如NOx和SOx。
關(guān)于燃料源、加燃料站34 (圖1 )和基準(zhǔn)車隊(duì)的信息提供系統(tǒng)10 (圖1 ) 的減排的完整生命周期評(píng)估所需的數(shù)據(jù)的最終級(jí)別。舉例來說， 一個(gè)站可接 收來自管道的天然氣(其可為井氣與由輪船運(yùn)輸?shù)腖NG的混合物)，而另一 站可僅使用由輪船和卡車運(yùn)輸?shù)腖NG。氫源可能變化更大。在一些情況下， 基準(zhǔn)可為一隊(duì)轉(zhuǎn)換為氫烷的天然氣公共汽車，而在其它情況下，整個(gè)柴油機(jī)公共汽車的基準(zhǔn)車隊(duì)可由新穎氫烷單元完全代替。在整個(gè)生命周期內(nèi)計(jì)算的 溫室氣體排放量依賴于"從油井到車輪，，所采取的路徑，且此總生命周期評(píng)估 應(yīng)與基準(zhǔn)相比作為報(bào)告總氫烷溫室氣體減排量的正確方法。 儲(chǔ)存系統(tǒng)30
在不排氣的情況下預(yù)摻合氫烷可每次在儲(chǔ)存系統(tǒng)30 (圖2C)中儲(chǔ)存數(shù) 天，只要儲(chǔ)存條件保持曱烷在氫氣中的超臨界狀態(tài)即可。超臨界儲(chǔ)存的不利 方面在于應(yīng)在壓力與絕熱方面設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐(但壓力低于壓縮氣體儲(chǔ)存且絕熱次 于低溫液態(tài)儲(chǔ)存)。
獨(dú)立儲(chǔ)存
作為以超臨界狀態(tài)將摻合氫烷儲(chǔ)存在儲(chǔ)存系統(tǒng)30 (圖2C)中的另一種 替代方法，氫氣和曱烷可各自以高壓壓縮氣體或低溫液體形式獨(dú)立地儲(chǔ)存。 這種方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于獨(dú)立燃料源運(yùn)輸儲(chǔ)罐也可用作加燃料站儲(chǔ)存容器， 直到放空為止。舉例來說，氫氣長管拖車可停在加燃料站，用盡并開回中央 分配中心以繼續(xù)另一周期。
當(dāng)加燃料站34 (圖2C)位于距天然氣管道相對(duì)較遠(yuǎn)處時(shí)，LNG儲(chǔ)存提 供經(jīng)濟(jì)益處，不僅關(guān)于運(yùn)輸方面，而且關(guān)于LCNG的制造方面，LCNG是由 :柚吸和汽化LNG制造的CNG (壓縮天然氣)。LCNG可在車輛加燃沖牛期間 由LNG迅速制造，因此不需要高壓天然氣儲(chǔ)存，僅需要小緩沖罐。天然氣 與氫氣的獨(dú)立儲(chǔ)存也允許燃料的獨(dú)立分配，以使得LNG、 CNG、氫氣和氫 烷車輛可在一個(gè)地方再填充。然而，如果只有壓縮氫氣和CNG或LCNG獨(dú) 立儲(chǔ)存，那么在壓縮氣體車輛儲(chǔ)罐加燃料期間高壓氫烷摻合是必要的，其可 能會(huì)不如低壓、預(yù)壓縮機(jī)氫烷摻合簡(jiǎn)單和穩(wěn)定。
車輛儲(chǔ)存
與加燃料站34 (圖2C)處的儲(chǔ)存一樣，車輛中的氬烷儲(chǔ)存存在許多選 擇。 一種適合的車輛儲(chǔ)存方法將車輛燃料罐42配置為低溫容器或杜瓦瓶 (dewar),其經(jīng)配置以儲(chǔ)存超臨界狀態(tài)的預(yù)摻合氬烷。然而，加燃料站34(圖 2C)處的儲(chǔ)存方法與車輛16 (圖2C)中的儲(chǔ)存方法的組合對(duì)可用于向高壓 車輛燃料罐42 (圖2C)分配摻合氫烷的方法施加限制。
使用氫烷，車輛燃料罐42約20%的體積含有氫氣，其具有低于甲烷的 每單位體積能含量。另外，曱烷在較高壓力下具有有利的可壓縮性特性，而氫氣的可壓縮性隨著壓力增大而降低?？傮w作用在于在轉(zhuǎn)換為氫烷時(shí)，天然 氣車輛的行程可能降低多達(dá)20%。這種作用可由天然氣的組成和其高級(jí)烴含
量稍微緩和。通過在25 MPa ( 3600 psi)和0。C下乙烷、丙烷和丁烷在氬烷 儲(chǔ)罐中都達(dá)到飽和(非冷凝)，混合物的體積能量密度在相同條件下純曱烷 儲(chǔ)罐的5%范圍內(nèi)。在行程是關(guān)鍵問題的一些情況下，可能需要用高級(jí)烴有 意"強(qiáng)化"氫烷。
作為摻合系統(tǒng)26(圖2)的替代方案，可如2005年11月14日申請(qǐng)的名 稱為"l^Iethod And System For Producing A Supercritical Cryogenic Fuel (SCCF)"的美國申請(qǐng)案第11/273,397號(hào)(其是以引用的方式并入本文)中所 述，使用渦旋混合器混合并壓縮氫氣和超臨界曱烷燃料。
分配系統(tǒng)14
參看圖4，獨(dú)立顯示分配系統(tǒng)14。分配系統(tǒng)14包括軟管36和注入閥38， 其用以與車輛16 (圖1 )上的車輛燃料罐42 (圖1 )進(jìn)行氣密性氣體/流體 相通。分配系統(tǒng)14 (圖4)也包括各種內(nèi)部組件40,其包括計(jì)量組件、控 制組件和開關(guān)組件以及支撐電磁閥、壓力計(jì)和安全性相關(guān)組件。另外，組件 40可針對(duì)欲分配的特定氫烷燃料類型進(jìn)行配置。對(duì)于高壓氣態(tài)氬烷來說，
分配系統(tǒng)14也可包括前述審查和控制才莫塊88 (圖4)。除與前述通信線 路182 (圖2C)進(jìn)行信號(hào)通信之外，審查和控制模塊88還可與信號(hào)通信系 統(tǒng)188進(jìn)行信號(hào)通信。信號(hào)通信系統(tǒng)188可包含無線系統(tǒng)(例如RF (射頻) 系統(tǒng))，其經(jīng)配置以在分配系統(tǒng)14與系統(tǒng)10 (圖1)的其它組件之間傳輸信 號(hào)。舉例來說，通信系統(tǒng)188可與發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊46 (圖1)以及主控制系 統(tǒng)44 (圖2A)建立信號(hào)通信。除無線系統(tǒng)外，通信系統(tǒng)188還可包含硬線 連接或讀卡器系統(tǒng)。
分配獨(dú)立CNG與壓縮氬氣以混合于高壓儲(chǔ)罐中
如儲(chǔ)存部分中所述，天然氣可以低壓LNG形式儲(chǔ)存且僅在車輛加燃料 期間抽吸成高壓并汽化。另一可能性在于將壓縮天然氣和壓縮氫氣獨(dú)立儲(chǔ)存 以保持在一個(gè)設(shè)施處向CNG、氫或氫烷車輛加燃料的靈活性。在這些情況 下，氫烷可能會(huì)不得不分配到壓縮氬氣與CNG的交替噴射器或等分試樣中 以在車輛儲(chǔ)罐中混合。這使得氬烷的分配復(fù)雜化且可能不提供與其它氪烷摻合方法一樣相容的混合物。
分配獨(dú)立低溫液體或超臨界氫烷混合物
空間限制或遠(yuǎn)程車輛可能需要較高密度的低溫燃料儲(chǔ)存?？墒褂锚?dú)立
LNG和液態(tài)氫儲(chǔ)罐，但車輛加燃料隨后需要獨(dú)立燃料連接且氫烷摻合應(yīng)在 車輛內(nèi)進(jìn)行?；蛘撸赏ㄟ^一個(gè)燃料連接來抽吸超臨界低溫氫烷摻合物并儲(chǔ) 存在一個(gè)車輛儲(chǔ)罐中。
向獨(dú)立車輛儲(chǔ)罐中分配^氐溫液休或壓縮氣體
在一些不尋常情況下，可能需要使用可變氫烷組成，或在某些發(fā)動(dòng)機(jī)狀 態(tài)期間或在車輛沿途的特定位置處僅使用天然氣或氫燃料。在這些情況下， 可能必需將天然氣和氫氣獨(dú)立地分配并儲(chǔ)存在車輛中的低溫儲(chǔ)罐、高壓氣罐 或其組合中。
車輛運(yùn)送系統(tǒng)20
一旦燃料處在車輛16 (圖1 )中，關(guān)于氫烷向車輛發(fā)動(dòng)機(jī)18 (圖1 )的 運(yùn)送就存在若干選擇。關(guān)于氫烷最終在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)18 (圖1 )內(nèi)燃燒的方式 也存在多種選擇。
預(yù)摻合運(yùn)送
在大多數(shù)情況下，氫烷可以預(yù)摻合、壓縮氣體形式儲(chǔ)存。過濾器、電磁 鎖定閥和壓力調(diào)節(jié)器以及其相關(guān)管件連接燃料罐42 (圖l)或儲(chǔ)罐，其中燃 料運(yùn)送系統(tǒng)20 (圖1 )和發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊46 (圖1 )向發(fā)動(dòng)機(jī)18 (圖1 )運(yùn) 送氳烷。
如果氫烷是以預(yù)混合超臨界燃料形式儲(chǔ)存，那么儲(chǔ)罐壓力將足夠高以使 用與上文預(yù)混合壓縮氣體實(shí)例相同的運(yùn)送系統(tǒng)20 (圖1)。然而，當(dāng)超臨界 氫烷混合物離開車輛燃料罐42 (圖1)時(shí)，其應(yīng)經(jīng)加熱并汽化。
同樣，如果氫烷燃料組分中的一種是以低溫液體形式獨(dú)立儲(chǔ)存，那么當(dāng) 燃料從燃料罐42(圖1)中離開時(shí)，其應(yīng)經(jīng)加熱并汽化。然而，在此情況下， 減壓調(diào)節(jié)器可能不是必需的，因?yàn)橐后w儲(chǔ)罐通常不是保持在高壓下。只有過 濾器、鎖定閥和管件連接儲(chǔ)罐和發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)。
獨(dú)立儲(chǔ)存的燃料，在車內(nèi)摻合的氬烷
當(dāng)氫氣與天然氣獨(dú)立儲(chǔ)存在車輛16 (圖1)中時(shí)，氫烷隨后應(yīng)在車內(nèi)摻 合。為實(shí)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)18的廣泛燃料流動(dòng)范圍內(nèi)一致的氫烷摻合比，特殊摻合或運(yùn)送設(shè)備是必需的。
美國專利4,520,763中說明一種摻合方法，所述專利是以引用的方式并
中的空氣與注射于發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料量之間的成比例流動(dòng)。Hydrogen Components, Inc. (Littleton, CO)已使用這種技術(shù)(稱作"恒定體積注射 (Constant Volume Injection ) ，， ( CVI)) 25年來控制氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)。同 一技術(shù)可 用于以精確、固定比例來計(jì)量兩種或兩種以上氣體。
參看圖5,說明CVI單元50。所述CVI單元50包括以下組件。
52排氣口
54閥密封件
56閥導(dǎo)承
58墊片
60輥式導(dǎo)板
62潤滑油
64閥座
66進(jìn)氣口
68進(jìn)氣歧管
70排氣通道
72彈簧座
74彈簧
76彈簧座
78保持器
80滾柱挺桿
82凸輪
84排氣閥
86CVI室
與發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸同步的凸輪82以3步次序來操作CVI單元50:
1. 進(jìn)氣閥(未顯示)打開，使氫氣與曱烷燃料填充其各自的CVI室86。 存在用于各氣態(tài)燃料的CVI室86， 一個(gè)用于氳氣且一個(gè)用于甲烷(CNG)。
2. 通過關(guān)閉進(jìn)氣閥(未顯示)在CVI室86中收集精確測(cè)量的量的氬燃料。同樣，在其各自的CVI室86中收集相應(yīng)量的曱烷燃料。
3. 排氣閥84打開且將氫氣和甲烷燃料氣體排到燃料緩沖體積(未顯 示)中以進(jìn)行混合并運(yùn)送到發(fā)動(dòng)機(jī)燃料控制系統(tǒng)48中。
基本操作原則在于在受控壓力和固定溫度下精確已知體積的密封室容 納已知量的氣體。由CVI室86運(yùn)送的氣態(tài)燃料的量與發(fā)動(dòng)機(jī)RPM、腔室體 積以及進(jìn)氣閥(未顯示)與排氣閥84之間的壓力差成比例。以能含量計(jì)摻 合7%氬氣的目標(biāo)需要天然氣中有約20體積°/。氫氣。在理想氣體理論中，用 于天然氣的腔室86的體積應(yīng)比用于氬氣的腔室86的體積大4倍以產(chǎn)生 80/20%混合物。測(cè)試結(jié)果已顯示理論腔室體積需要稍微更改以適應(yīng)實(shí)際氣體 行為。只要天然氣和氫氣是在相同壓力下供應(yīng)到CVI單元50中，且兩個(gè)腔 室86排到相同緩沖體積中，燃料混合物組成就將保持恒定比。也有可能在 此緩沖體積中使用傳感器來檢驗(yàn)最終燃料混合物組成。 獨(dú)立儲(chǔ)存并用平行燃料系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)送到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料 平行燃料控制系統(tǒng)也可用于以精確的已知比率向發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)送氳氣和天 然氣。如果已知在整個(gè)操作范圍內(nèi)燃料計(jì)量組件(例如良好表征的燃料注射 器)的開放回路燃料運(yùn)送特性，那么天然氣和氫氣可經(jīng)獨(dú)立計(jì)量以最終在發(fā) 動(dòng)機(jī)入口處或在發(fā)動(dòng)才幾氣缸內(nèi)混合。盡管使用兩組獨(dú)立的燃料計(jì)量組件，但 其都可由一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊驅(qū)動(dòng)。
在大多數(shù)情況下，使用恒定氫烷組成，且針對(duì)此特定混合物最優(yōu)化發(fā)動(dòng) 機(jī)校準(zhǔn)。然而，在一些情況下，視燃料可用性而定，有利的是能夠僅操作氫 烷或天然氣。通過車內(nèi)氫烷摻合，可關(guān)閉氫燃料運(yùn)送系統(tǒng)，且燃料控制系統(tǒng) 48 (圖5)可使用雙重校準(zhǔn)表以適應(yīng)僅NG或氫烷燃料供應(yīng)。為進(jìn)一步獲得 燃料系統(tǒng)靈活性，燃料控制系統(tǒng)48 (圖5)也有可能感測(cè)引入的燃料氳含量 并補(bǔ)償可變氫烷組成。通過獨(dú)立的氫氣和天然氣車輛儲(chǔ)存，甚至有可能靈活 地控制燃料混合物并對(duì)不同發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀態(tài)或車輛路程位置提供僅天然氣、 僅氫氣或其間任 <可混合物。 氫烷發(fā)動(dòng)機(jī)操作
基本上存在兩種用于車輛發(fā)動(dòng)機(jī)操作的發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式稀燃和化學(xué)計(jì) 量。視優(yōu)先權(quán)和排放量目標(biāo)而定，兩種發(fā)動(dòng)機(jī)類型都可使用氫烷以改良燃燒 穩(wěn)定性、增大功率和效率且降低有害廢氣排放量。以稀薄空氣/燃料比操作發(fā)動(dòng)機(jī)通常改良效率。然而，功率降低，因此通 常增加渦輪增壓器以增大氣流和功率。通過提供較高入口壓力并利用廢棄廢 氣能量，渦輪也進(jìn)一步改良效率。最大效率在空氣/燃料比變得更稀時(shí)受可 燃性限制且在入口壓力增大時(shí)受碰撞限制。NOX減排量也受到稀薄可燃性極 限的限制，其中未燃燒的烴(曱烷)排放量急劇增加。向接近稀薄可燃性極
限操作的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)中加入氬氣(無其它校準(zhǔn)變化)將增加NOx，增大功
率，增大效率且減少未燃燒的烴。然而，氫氣也改良燃料可燃性且允許更稀 薄操作和縮短的點(diǎn)火時(shí)間?？稍诓辉黾游慈紵臒N的情況下關(guān)于更高效率、
更高功率或降低的NOx排列量來最優(yōu)化這些校準(zhǔn)參數(shù)。急劇降低烴排放量 的最經(jīng)濟(jì)方法是使用氧化催化劑，然而，穩(wěn)定曱烷分子需要相對(duì)高的排氣溫 度以有效催化。許多研究和論證方案已證實(shí)氫烷中氫氣含量為7% (以能量 計(jì))對(duì)于在不存在效率、功率或烴排放量的任何損失的情況下減少NOx(對(duì) 比NG，約50%)是最佳的。氫氣越多將允許越稀薄操作，但在無效率、功 率或烴排放量損失的情況下較低NOx是不可能的(由于在較稀薄條件下氧 化催化劑中的排氣溫度較低)。 化學(xué)計(jì)量燃燒
化學(xué)平衡的空氣/燃料混合物被稱作"化學(xué)計(jì)量，，空氣/燃料比。在此條件下 操作的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)提供最大功率，但效率和發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排放量比稀燃操 作差。另外，排氣溫度在滿載下在化學(xué)計(jì)量燃燒期間處于最大值，且許多重 型柴油機(jī)衍生發(fā)動(dòng)機(jī)并非關(guān)于這些高溫和熱負(fù)荷來設(shè)計(jì)。
盡管存在這些明顯缺點(diǎn)，但大多數(shù)輕型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為化學(xué)計(jì)量型，且許 多重型發(fā)動(dòng)機(jī)目前正經(jīng)開發(fā)用于這種類型的操作?；瘜W(xué)計(jì)量發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵生 效技術(shù)是三效廢氣催化劑。這種裝置降低NOx排放量并使用其氧以及發(fā)動(dòng) 機(jī)中的不完全燃燒所留下的氧來氧化一氧化碳(CO)和未燃燒的烴(HC)。 催化劑后排放的總水平可為低于甚至用天然氣稀燃燃燒的數(shù)量級(jí)。盡管化學(xué) 計(jì)量、催化天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的排放水平已極低，但氫烷仍可顯著改良排放。氫 氣刺激曱烷的燃燒且為NOx與未反應(yīng)氧的有效還原劑。以能量計(jì)低達(dá)5%的 氫氣已證實(shí)在具有三效催化的化學(xué)計(jì)量CNG輕型車輛中將NOx和CO減少 50%以上且將總烴排放量降低35%。
較低效率和高溫是重型發(fā)動(dòng)機(jī)的待改良的化學(xué)計(jì)量燃燒的不當(dāng)特性。這兩種問題可通過使用廢氣再循環(huán)(EGR)來改善。與稀燃操作一樣，EGR 增大效率，但損害功率；因此，渦輪增壓頻繁用于改良發(fā)動(dòng)機(jī)的功率密度。 對(duì)于大部分來說，稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)通過用過量空氣稀釋空氣/燃料進(jìn)料以降低燃 燒溫度來降低排氣溫度并減少NOx。 EGR實(shí)現(xiàn)相同作用，但甚至進(jìn)一步減 少NOx,因?yàn)樵傺h(huán)廢氣含有很少氧氣或不含氧氣。在任何情況下，當(dāng)使用 化學(xué)計(jì)量空氣/燃料比時(shí)，在催化劑中幾乎完全消除任何發(fā)動(dòng)機(jī)排出的NOx。 與稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，化學(xué)計(jì)量EGR發(fā)動(dòng)機(jī)從氫氣的加入中獲益，因?yàn)樵诨?合物的稀釋可燃性才及限造成點(diǎn)火失敗之前可使用額外EGR。這增大效率且 降低排氣溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)排出的NOx排放量。另夕卜，使用EGR仍允許實(shí)現(xiàn)利 用化學(xué)計(jì)量三效催化的氫氣的益處，例如在相對(duì)低溫下的燃燒刺激和高催化
反應(yīng)性。對(duì)于重型應(yīng)用來說，使用EGR和三效催化劑的化學(xué)計(jì)量渦輪增壓 發(fā)動(dòng)機(jī)提供氫烷燃料的最低可能的排放量，但因EGR系統(tǒng)的費(fèi)用和復(fù)雜性 而造成成本比稀燃操作高，且效率略低。
氫烷公共汽車燃料是天然氣中有7%氬氣(以能含量計(jì))的摻合物(20 % 體積H2)。圖6顯示在聯(lián)邦排放試驗(yàn)的穩(wěn)態(tài)刺激下，各種氫氣濃度對(duì)改良型 康明斯(Cummins) L-10公共汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx排放量的影響。
因此本發(fā)明提供一種制造、分配、使用富含氫的燃料并監(jiān)控其生命周期 排放的改良系統(tǒng)和方法。盡管已關(guān)于某些優(yōu)選實(shí)施例描述本發(fā)明，但如所屬 領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見，可在不偏離由下列權(quán)利要求所界定的本發(fā)明范 圍的情況下作出某些改變和更改。
權(quán)利要求
1. 一種系統(tǒng)，其包含制造系統(tǒng)，其經(jīng)配置以制造富含氫的燃料；車輛，其經(jīng)配置以使用所述富含氫的燃料；和控制系統(tǒng)，其與所述制造系統(tǒng)和所述車輛進(jìn)行信號(hào)通信，所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以控制所述富含氫的燃料的制造，并監(jiān)控在使用所述富含氫的燃料期間由所述車輛產(chǎn)生的排放量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以監(jiān)控由所述 制造系統(tǒng)產(chǎn)生的排放量，監(jiān)控所述富含氫的燃料的質(zhì)量并監(jiān)控在制造所述富 含氬的燃料期間的安全性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含與所述控制系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào) 通信的分配系統(tǒng)，所述分配系統(tǒng)經(jīng)配置以將所述富含氫的燃料分配到所述車 輛中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述富含氫的燃料包含氫氣和烴。
5. —種系統(tǒng)，其包含車輛，其包含第一控制模塊和經(jīng)配置以使用富含氫的燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)； 分配系統(tǒng)，其經(jīng)配置以將所述富含氳的燃料分配到所述車輛中，所述分配系統(tǒng)包含與所述第 一控制模塊進(jìn)行信號(hào)通信的第二控制模塊；和控制系統(tǒng)，其與所述第一控制模塊和所述第二控制模塊進(jìn)行信號(hào)通信，所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以監(jiān)控在使用所述富含氫的燃料期間由所述車輛產(chǎn)生的排放量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含與所述控制系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào) 通信的制造系統(tǒng)，所述制造系統(tǒng)經(jīng)配置以制造所述富含氬的燃料，所述控制 系統(tǒng)經(jīng)配置以控制所述富含氬的燃料的制造。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以監(jiān)控在由所 述制造系統(tǒng)制造所述富含氫的燃料期間的排放量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述富含氫的燃料包含氫氣和曱烷。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述第一控制模塊與所述第二控制 模塊之間的信號(hào)通信包含無線通信。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述第一控制模塊與所述第二 控制模塊之間的信號(hào)通信包含讀卡器或硬線連接。
11. 一種系統(tǒng)，其包含制造系統(tǒng)，其經(jīng)配置以制造富含氫的燃料；車輛，其具有經(jīng)配置以使用所述富含氫的燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)；分配系統(tǒng)，其經(jīng)配置以將所述富含氫的燃料分配到所述車輛中；和控制系統(tǒng)，其與所述制造系統(tǒng)、所述車輛和所述分配系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)通信，所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以控制所述制造系統(tǒng)并監(jiān)控在使用所述富含氬的燃料期間由所述車輛產(chǎn)生的排放量。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述制造系統(tǒng)包括氳源、烴源 和輸送系統(tǒng)，其經(jīng)選擇和操作以相對(duì)于基準(zhǔn)燃料降低在所述富含氫的燃料的 制造和輸送期間的排放量。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述氫源選自由電解、特殊水 裂解、工業(yè)廢物流、油井、重整和氣化組成的群組。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述烴源選自由油井、工業(yè)廢 物流和沼氣組成的群組。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述富含氫的燃料包含氫氣和烴。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述制造系統(tǒng)包括與所述控制 系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)通信的摻合系統(tǒng)，所述摻合系統(tǒng)經(jīng)配置以將氫氣與烴燃料摻合 為所述富含氫的燃料。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)包括所述車輛 上的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊經(jīng)配置以提供在使用所述富含氫 的燃料期間所述車輛的排放量和能量消耗數(shù)據(jù)；和所述分配系統(tǒng)上的控制和 審查模塊，所述控制和審查模塊與所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊進(jìn)行信號(hào)通信且經(jīng)配 置以接收所述數(shù)據(jù)。
18. —種系統(tǒng)，其包含制造系統(tǒng)，其包含經(jīng)配置以將氫氣與烴燃料摻合為富含氫的燃料的摻合器；車輛，其具有經(jīng)配置以使用所述富含氬的燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)和經(jīng)配置以感測(cè)操作狀態(tài)并計(jì)算所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排放量的第 一控制模塊；和控制系統(tǒng)，其包括與所述第 一控制模塊進(jìn)行信號(hào)通信的第二控制模塊， 所述第二控制模塊經(jīng)配置以監(jiān)控所述車輛對(duì)所述富含氫的燃料的使用，且控制所述摻合器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含分配系統(tǒng)，所述分配系統(tǒng)經(jīng)配置以將所述富含氬的燃料分配到所述車輛中，且其中所述第二控制 模塊位于所述分配系統(tǒng)上。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述第一控制模塊與所述第二 控制模塊之間的信號(hào)通信包含無線通信、讀卡器或硬線連接。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含與所述分配系統(tǒng)相流 通的儲(chǔ)存系統(tǒng)，所述儲(chǔ)存系統(tǒng)經(jīng)配置以儲(chǔ)存所迷富含氫的燃料。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述富含氫的燃料包含處于超 臨界狀態(tài)的氫氣和甲烷。
23. —種系統(tǒng)，其包含分配系統(tǒng)，其經(jīng)配置以分配氫氣和甲烷燃料；車輛，其包含發(fā)動(dòng)機(jī)；所述車輛上的燃料運(yùn)送系統(tǒng)，其與所述分配系 統(tǒng)流體連通，所述燃料運(yùn)送系統(tǒng)經(jīng)配置以向所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)送所述氬氣和所述 甲烷燃料；恒定體積注射單元，其經(jīng)配置以混合所述氳氣與所述曱烷燃料； 和發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，其經(jīng)配置以計(jì)算在所述氫氣與所述曱烷燃料燃燒期間所 述發(fā)動(dòng)機(jī)的排放量；和控制系統(tǒng)，其具有所述分配系統(tǒng)上的審查和控制模塊，所述審查和控制 模塊與所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊進(jìn)行信號(hào)通信，所述審查和控制模塊經(jīng)配置以監(jiān)控所述排放量并控制所述分配系統(tǒng)對(duì)所述富含氬的燃料的分配。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述曱烷燃料包含天然氣。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含無線通信系統(tǒng)，所述 無線通信系統(tǒng)用于在所述審查和控制模塊與所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊之間提供 信號(hào)通信。
26. —種制造、分配、使用并監(jiān)控富含氫的燃料的方法，其包含 提供氫氣和烴燃料；將所述氫氣與所述烴燃料摻合為所述富含氬的燃料；將所述富含氫的燃料分配到車輛中，所述車輛具有經(jīng)配置以使用所述富含氫的燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)；在所述車輛發(fā)動(dòng)機(jī)中使用所述富含氫的燃料；和 監(jiān)控在所述使用步驟期間的排放量和燃料消耗。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述摻合步驟經(jīng)控制且所述監(jiān) 控步驟是由同 一控制系統(tǒng)進(jìn)行。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述監(jiān)控步驟是至少部分在用 于所述車輛的加燃料站進(jìn)行。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述監(jiān)控步驟是使用所述車輛 上的控制模塊進(jìn)行，所述控制模塊經(jīng)配置以感測(cè)操作狀態(tài)并計(jì)算在所述使用 步驟期間的所述排放量和所述燃料消耗。
30. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述監(jiān)控步驟是使用所述車輛 與主控制系統(tǒng)之間的無線通信進(jìn)行。
31. —種制造、使用并監(jiān)控富含氫的燃料的方法，其包含 提供制造系統(tǒng)，其經(jīng)配置以制造所述富含氫的燃料； 提供車輛，其經(jīng)配置以使用所述富含氫的燃料；提供控制系統(tǒng)，其與所述制造系統(tǒng)和所述車輛進(jìn)行信號(hào)通信，所述控制 系統(tǒng)經(jīng)配置以控制所述富含氫的燃料的制造，并監(jiān)控在使用所述富含氫的燃 料期間由所述車輛產(chǎn)生的排放量；使用所述控制系統(tǒng)來控制所述制造系統(tǒng)；在所述車輛中使用所述富含氫的燃料；和使用所述控制系統(tǒng)監(jiān)控所述使用步驟期間的排放量。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以監(jiān)控由 所述制造系統(tǒng)產(chǎn)生的排放量，監(jiān)控所述富含氫的燃料的質(zhì)量并監(jiān)控在制造所 述富含氫的燃料期間的安全性。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其進(jìn)一步包含提供與所述控制系統(tǒng) 進(jìn)行信號(hào)通信的分配系統(tǒng)，所述分配系統(tǒng)經(jīng)配置以將所述富含氫的燃料分配 到所述車輛中；和使用所述分配系統(tǒng)將所述富含氬的燃料分配到所述車輛 中。
34. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述富含氫的燃料包含氫氣和烴。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造、分配、使用并監(jiān)控富含氫的燃料的系統(tǒng)(10)，其包括制造系統(tǒng)(12)，其經(jīng)配置以制造所述富含氫的燃料；車輛(16)，其具有經(jīng)配置以使用所述富含氫的燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)(18)；和分配系統(tǒng)(14)，其經(jīng)配置以將所述富含氫的燃料儲(chǔ)存并分配到所述車輛(16)中。所述系統(tǒng)(10)還包括所述車輛(16)上的燃料運(yùn)送系統(tǒng)(20)，其經(jīng)配置以將所述富含氫的燃料運(yùn)送到所述發(fā)動(dòng)機(jī)(18)；和控制系統(tǒng)(44)，其經(jīng)配置以控制所述制造系統(tǒng)(12)并監(jiān)控所述車輛(16)對(duì)所述富含氫的燃料的使用。本發(fā)明涉及一種方法，其包括以下步驟制造氫氣和烴燃料；將所述氫氣和所述烴燃料摻合為所述富含氫的燃料；在所述發(fā)動(dòng)機(jī)中使用所述富含氫的燃料；和在所述制造步驟期間和所述使用步驟期間跟蹤排放量。
文檔編號(hào)F02B43/08GK101415921SQ200780011950
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2007年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月6日
發(fā)明者羅杰·W.·麻瑪羅, 葛列格里·J.·伊剛, 賈斯汀·付爾頓 申請(qǐng)人:艾登創(chuàng)新公司