【11】證書號數：I473912 【45】公告日： 中華民國 104 (2015) 年 02 月 21 日 【51】Int. Cl.： C25B1/02 H01M8/06 (2006.01) (2006.01) B60K6/04 (2006.01) 發明 全 7 頁 【54】名 稱：新能源汽車用電漿產氫裝置 【21】申請案號：102111271 【22】申請日： 中華民國 102 (2013) 年 03 月 28 日 【11】公開編號：201437433 【43】公開日期： 中華民國 103 (2014) 年 10 月 01 日 【72】發 明 人： 西田靖 (JP) ；陳秋榮 (TW) ；岩﨑憲一 (JP) ；劉沖明 (TW)
【71】申 請 人： 國立成功大學 NATIONAL CHENG KUNG UNIVERSITY 臺南市東區大學路 1 號 【74】代 理 人： 歐奉璋 【56】參考文獻： TW 201231882A1 TW 201309588A1 審查人員：李南漳 [57]申請專利範圍 1. 一種新能源汽車用電漿產氫裝置，係包括：一液態燃料儲存瓶，用以供應液態碳氫化合 物為燃料；一空氣過濾器，其包括一過濾腔體，具有一過濾腔入口與一過濾腔出口，由 該過濾腔入口接收來自該液態燃料儲存瓶之液態碳氫化合物，針對輸出待分解之碳氫化 合物氣體進行過濾，以移除輸出碳氫化合物氣體中之空氣；一電漿分解器，包括一電漿 腔體，具有一電漿腔入口與一電漿腔出口，且該電漿腔入口連接該空氣過濾器之過濾腔 出口，該電漿分解器係由一電漿反應器與一包覆於該電漿反應器外之雙層式氣體過濾器 所組成，該電漿反應器具有一電漿分解區與一或多個電極對，且該電極對內含增強電場 之觸媒粒子，而該氣體過濾器係連通該電漿腔入口，包含一第一過濾區及一第二過濾 區；該電漿分解器係以導入該已移除空氣之碳氫化合物氣體至該電漿反應器之電漿分解 區，利用高壓脈衝電源在該電極對之間施加電壓脈衝時，在該電極對內部之放電空間產 生放電以將該碳氫化合物氣體分解成氫氣及碳粒子，並由該氣體過濾器針對輸出之氫氣 氣體進行純化，以移除輸出氫氣氣體中之碳粒子及未分解碳氫化合物氣體，其中該氣體 過濾器係由雙層過濾單元組成，包含一內層過濾單元與一包覆於該內層過濾單元外之外 層過濾單元，該內層過濾單元係設置於該電漿反應器之電漿分解區外圍，經電漿分解為 氫氣及碳粒子之氣體與未分解之碳氫化合物氣體先經過該內層過濾 單元阻擋碳粒子，使 氫氣及未分解之碳氫化合物氣體由該電漿分解區通過至該第一過濾區後，再經過該外層 過濾單元濾除未分解之碳氫化合物氣體，將氫氣由該第一過濾區通過至該第二過濾區使 其純化；一高壓電源供應器，連接至該電漿分解器之電極對，用以提供運作該電漿反應 器所需要之高壓脈衝電源；一燃料電池電力組，連接該電漿分解器，用以接收純化後之 氫氣並據以產生電力；以及一大電容型電池，係接收來自該燃料電池電力組之電力，並 將此電力提供給該高壓電源供應器。 2. 依申請專利範圍第 1 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，其中，該液態碳氫化合物係 為液態天然氣，包含甲烷、丙烷與丁烷。 3. 依申請專利範圍第 1 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，其中，該空氣過濾器之過濾 腔體係由僅吸收空氣分子但不吸收碳氫化合物之材料構成之過濾膜圍成之空腔。
4. 依申請專利範圍第 1 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，其中，該液態燃料儲存瓶與 該電漿分解器之間係可進一步設置一氣管連結器(Gas Pipe Connector)，可取代該空氣過 濾器或與該空氣過濾器聯合使用。 5. 依申請專利範圍第 4 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，其中，該氣管連結器係一軸 對稱結構，包括一連接該液態燃料儲存瓶之進氣組件，具有一入氣管、一天然氣充氣區 域與一出氣管；一連接該電漿分解器之出氣組件，具有一入氣管、一氣體排出區域、一 震波吸收器與一出氣管；一連結該進氣組件與該出氣組件之補助連接器；以及數個分設 於該進氣組件與該出氣組件之間用以 控制氣體通過與否之滑動閥。 6. 依申請專利範圍第 5 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，其中，該氣管連結器之氣體 排出區域可進一步改進為拉瓦噴嘴(Laval nozzle)形狀，使氣體在流動方向上具有一先窄 化然後放寬之流動橫剖面，俾令排出氣體之速度增加至超音速。 7. 依申請專利範圍第 1 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，其中，該電漿反應器係為內 分解型，並可為介電質屏障放電型電漿反應器或介電質催化劑型電漿反應器。 8. 依申請專利範圍第 1 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，其中，該電極對係為圓筒 型、方筒型、兩片平板型或由其變更之幾何形狀。 9. 依申請專利範圍第 1 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，其中，該電漿反應器中之電 漿分解區內之壓力係大於 1 大氣壓並小於 10 大氣壓。 10. 依申請專利範圍第 1 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，其中，該觸媒粒子係可為磷 酸鋁(Aluminum Phosphate,AlPO4)、氧化鋁(Aluminium Oxide,Al203)或鈦酸鋇(Barium Titanium Oxide,BaTiO3)。 11. 依申請專利範圍第 1 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，其中，該第一過濾區之壓力 係小於該電漿分解區內之壓力，並大於該第二過濾區之壓力，而該第二過濾區之壓力係 大於 1 大氣壓。 12. 依申請專利範圍第 1 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，其中，該些無法通過該外層 過濾單元之未分解之碳氫化合物氣體係被收集回該電漿反應器內繼續反應。 13. 依申請專利範圍第 1 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，其中 ，該外層過濾單元與該 內層過濾單元之內壁周緣係設有形成絕緣空間之絕緣構件。 14. 依申請專利範圍第 1 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，其中，該碳粒子係儲存於該 電漿反應器內部，並於例行性反應器清潔之過程取出。 15. 依申請專利範圍第 1 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，其中，該高壓電源供應器提 供之電壓脈衝重覆頻率係介於 1 千赫茲(KHz)~1 兆赫茲(MHz)之間。 16. 依申請專利範圍第 1 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，其中，該高壓電源供應器提 供之電壓脈衝寬度係介於 1 微秒(μs)~1 奈秒(ns)之間。 17. 依申請專利範圍第 1 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，係可直接使用於汽車上，作 為提供電力給該大電容電池充電，或直接提供電力給一驅動車輛之馬達驅動系統，或直 接提供電力給一家庭與工業用電之家用電源裝置。 18. 依申請專利範圍第 1 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，係可進一步適用於與使用液 態碳氫化合物為燃料之內燃引擎結合，作為提供電力給該大電容電池充電，或直接提供 電力給一馬達驅動系統驅動一汽車驅動系統，以成為氫氣混合式汽車驅動系統，其中該 內燃引擎運作時產生之電力係部分提供給該大電容電池，另部分電力提供給該汽車驅動 系統。 19. 依申請專利範圍第 1 項所述之新能源汽車用電漿產氫裝置，係可進一步適用於與電動車 驅動系統(Electric Vehicle car,EV car)結合，作為提供電力給該大電容電池充電，或直接
-提供電力給一馬達驅動系統，以成為氫氣混合式電動車，其中該大電容 電池之電力主要 提供給該馬達驅動系統，部分電力提供給該電漿分解器，且該大電容電池亦可使用一外 部電源充電。 圖式簡單說明 第 1 圖，係本發明之基本架構示意圖。 第 2A 圖，係本發明一較佳實施例之氣管連結器軸對稱橫切示意圖。 第 2B 圖，係本發明另一較佳實施例之氣管連結器軸對稱橫切局部示意圖。 第 3A 圖，係本發明一較佳實施例之電極結構示意圖。 第 3B 圖，係本發明另一較佳實施例之電極結構示意圖。 第 3C 圖，係本發明再一較佳實施例之電極結構示意圖。 第 4 圖，係本發明一較佳實施例之使用態樣示意圖。 第 5 圖，係本發明另一較佳實施例之使用態樣示意圖。 第 6 圖，係本發明再一較佳實施例之使用態樣示意圖。
