一种金属氢化物氢能做功系统技术方案

本发明专利技术涉及一种金属氢化物氢能做功系统，包括膨胀机、发电机、氢气换热中心、空气能换热器和氢反应床组；膨胀机和发电机轴连接；氢反应床组的氢反应床的加注枪口通过双向真空泵和回转阀相互连通，氢反应床的氢气回流口通过加注循环回路连通；氢反应床的氢气出口一路经氢气循环泵、氢气换热器的管程连接到膨胀机入口；一路经氢气分路连接氢气换热中心；氢气换热器的壳程连接到氢反应床的循环换热口；膨胀机出口通过氢气回路连接氢气入口；循环氢气出口通过氢气换热中心连接循环氢气入口；换热氢气口与空气能换热器循环连接。本发明专利技术以氢气等为循环工质驱动膨胀机做功，将空气热能转变为机械能带动发电机发电，有利于节能减排和创造经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种金属氢化物氢能做功系统
本专利技术属于能量综合利用
，涉及一种金属氢化物氢能做功系统。
技术介绍
自然界充满着无限的常温能源，空气、海水等无限量的常温能源，具有开发潜力。地球上的能源绝大部分来自于太阳，在能源日益紧缺的今天，新的可再生绿色洁净发电技术日益受到重视。现在新能源中，水能和风能发电技术应用较为普遍，技术也较为成熟。水电开发潜力不大，而风力又过于分散，只能在一些特定区域有用，而且水能和风能发电装置投入很大，占地面积广。空气能已逐步进入人们的视野中，目前空气能热水器也得到了普遍应用，其原理就是利用空气中的热能，通过热泵加热水。但是利用空气能发电的技术非常少，技术不够成熟，难以推广应用。授权公告号为CN202055876U，授权公告日为2011年11月30日的中国技术专利公开了一种新能源太阳能热力超临界低温空气能发电装置。包括吸热器、膨胀发电机组、回热器、冷却器、增压泵、制冷机及其管道附件及检测和控制装置，密闭系统内有氮气或混合工质。工质经吸热器成为高压超临界流体，经膨胀发电机组做功发电成为临界状态工质，经回热器、冷却器冷凝，由增压泵压入回热器换热再进吸热器吸热形成封闭循环发电系统。它也可以用于余热废热地热等中低温热源发电，工质用二氧化碳或混合工质。该技术专利能够将空气能转化成推动发电机组转动的动能，但是因冷却器冷凝需要耗能，其系统能量转换率变低，发电机发电量较小，实际推广价值有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种金属氢化物氢能做功系统，以氢气等为循环工质，将空气热能转变为机械能带动发电机发电或驱动设备，充分利用大自然能量及工业余热，有利于节能减排和创造经济效益。本专利技术的技术方案是：一种金属氢化物氢能做功系统，装置包括膨胀机、发电机、氢气换热中心、空气能换热器和至少两组氢反应床组，每氢反应床组包括至少2台氢反应床。所述膨胀机和发电机轴连接。所述氢反应床设有氢气入口、氢气出口、氢气回流口、金属添加抽出口、循环氢气出口、循环氢气入口、循环换热口和换热氢气口。所述氢气回流口设有过滤网，所述金属添加抽出口插入加注枪。所述氢反应床组的氢反应床的加注枪口通过双向真空泵和回转阀相互连通，氢反应床的氢气回流口通过加注循环回路连通。所述氢气出口经氢气管路通过氢气循环泵、氢气换热器的管程连接到膨胀机入口，氢气换热器的壳程连接到每台氢反应床的循环换热口。所述膨胀机出口通过氢气回路连接到氢气入口。所述循环氢气出口通过设有氢气循环泵的氢气循环管路连接到氢气换热中心，氢气换热中心通过氢气循环管路连接到循环氢气入口。所述换热氢气口与空气能换热器循环连接。所述氢气出口与氢气循环泵之间的氢气管路设置连接到氢气换热中心的氢气分路。使用金属氢化物的吸氢、放氢功能，通过多个氢反应床的间歇切换操作，进行交替升温、等容热压、吸氢、放氢的过程，使氢气以一定的压力稳定的连续排出，进入膨胀机进行做功循环；空气能和/或氢气换热器的循环换热氢气加热氢反应床中的氢气，等容热压到需要的温度和压力，等容热压的步骤可以是一步也可以是多步。可以直接将放氢后的金属氢化物加入到等容热压后的氢反应床内氢气气氛中进行吸氢反应，使等容热压后的氢气压力保持稳定的状态下进行吸氢，吸氢后在相同的温度下进行放氢操作，从而得到与吸氢压力温度相同的稳定连续氢气流经氢气换热器冷却后进入膨胀机连续做功，从而使多个单个的等容热压后的氢反应床内的氢气被直接吸到金属氢化物内，然后以同样压力温度的连续稳定放出。或从放出的同样压力温度的连续稳定氢气流中分出部分通过氢气分路直接进入氢气换热中心，使系统保持稳定。允许每个氢反应床可以同时带有部分金属氢化物，不影响上述操作。所述氢反应床内装载金属储氢材料，包括但不限于稀土系金属氢化物；氢气由氢气入口进入氢反应床，氢气被储氢材料吸收形成金属氢化物，对完成吸氢后的金属氢化物加热放出氢气；允许每组氢反应床组中的每个氢反应床内的金属氢化物的品种、质量或体积可以不一样，每个氢反应床的吸放氢气的温度和压力可以相同或者不同。所述空气能换热器的空气或被常温或低温的固态、液态、气态的其它介质所代替；空气能换热器或被合并组合为空气能换热中心。所述系统的管路和设备设有内保温、外保温或内外保温；所述系统安装在交通工具、移动设备、家用电器或固定场所提供电能。所述氢反应床采用循环介质与加热介质间壁或非间壁换热，加热介质为空气、烟气、海水、河水、湖水、气体加热介质、液体加热介质、固体加热介质、气液固之间二二混合或三相混合加热介质；氢反应床采用的换热循环介质包括氢气但不限于氢气，直接进入氢反应床进行加热或移热，或采用电、电磁或内部加热的方式，或采用外加热的方式，或同时采用内外加热的方式，循环介质为氢气或其他稳定介质，循环介质可以是气体、液体、固体，或气液固之间二二混合或三相混合循环介质，直接进入氢反应床进行加热或移热；对氢反应床吸氢时放出的反应热，采用换热循环介质进行移热，换热循环介质包括但不限于氢气，氢气的温度可以跟吸氢温度不同，当氢气的温度不同于吸氢温度时，吸氢时的换热循环介质可以采用间断直接进入或变流量直接进入氢反应床内部，从而使氢反应床的吸氢温度在吸氢温度以下保持稳定；对氢反应床放氢时需要的反应热，采用换热循环介质进行加热，外界的热量直接带入氢反应床，加热循环介质包括但不限于氢气，氢气的温度可以跟放氢温度不同，当氢气的温度不同于放氢温度时，放氢时的加热循环介质可以采用间断直接进入或变流量直接进入氢反应床内部，从而使氢反应床的放氢温度在放氢温度以上保持稳定。所述氢反应床设置有金属氢化物更换装置，将生产过程中粉化或老化的金属氢化物快速移出并更换装载新的金属氢化物，利用吸放氢间歇时间快速更换氢反应床内的物料，也可以停机更换氢反应床内的物料，被更换的物料可以是吸氢状态，也可以是放氢状态，也可以是吸放氢的过渡状态。所述氢反应床设有使用过的金属氢化物抽出口和新鲜金属氢化物加入口，所述金属氢化物更换装置包括新鲜金属氢化物仓和使用过的金属氢化物仓，所述使用过的金属氢化物抽出口通过密封阀和抽出泵连接到使用过的金属氢化物仓，所述新鲜金属氢化物仓通过添加泵和密封阀连接到氢反应床；所述金属氢化物更换装置或采用重力输送、机械输送、气力输送、真空输送、液力输送、电磁输送的方法或它们的组合，从而可靠的实现氢反应床内金属氢化物更换的任何方法都适用。所述回转阀和双向真空泵组成的系统替换为重力输送、机械输送、气力输送、真空输送、液力输送、电磁输送的方法或它们的组合，从而可靠的实现氢反应床内物料实现双向输送目的的任何方法都适用。本专利技术以氢气等为循环工质，利用空气、海水等介质和工业废气余热热量，通过工质循环驱动膨胀机做功，将热能转变为机械能带动发电机发电或驱动设备，充分利用大自然能量及工业余热，有利于节能减排和创造经济效益。将本专利技术安装在轮船等交通工具，可以利用海水等其它自然物质所携带的能量，通过工质循环驱动膨胀机做功，将热能转变为机械能驱动交通工具运行，实现绿色交通。通过本专利技术适当替换可以实现烟气等携带热能废气的余热利用，扩大应用范围。附图说明图1为本专利技术一种金属氢化物氢能做功系统流程示意图；图2为本专利技术一种金属氢化物氢能做功系统流程详细示意图；图3为本专利技术一种金属氢化物氢能做功系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属氢化物氢能做功系统，其特征是：所述装置包括膨胀机（2）、发电机（3）、氢气换热中心（4）、空气能换热器（15）和至少两组氢反应床组（13），每氢反应床组包括至少2台氢反应床；所述膨胀机（2）和发电机（3）轴连接；所述氢反应床设有氢气入口（20）、氢气出口（18）、氢气回流口（12）、金属添加抽出口（17）、循环氢气出口（29）、循环氢气入口（30）、循环换热口（41）和换热氢气口（16）；所述氢气回流口（12）设有过滤网（19），所述金属添加抽出口（17）插入加注枪（8）；所述氢反应床组（13）的氢反应床的加注枪口通过双向真空泵（9）和回转阀（26）相互连通，氢反应床的氢气回流口（12）通过加注循环回路（5）连通；所述氢气出口（18）经氢气管路（14）通过氢气循环泵（11）、氢气换热器（22）的管程连接到膨胀机（2）入口，氢气换热器（22）的壳程连接到每台氢反应床的循环换热口（41）；所述膨胀机（2）出口通过氢气回路（1）连接到氢气入口（20）；所述循环氢气出口（29）通过设有氢气循环泵（11）的氢气循环管路（10）连接到氢气换热中心（4），氢气换热中心（4）通过氢气循环管路（10）连接到循环氢气入口（30）；所述换热氢气口（16）与空气能换热器（15）循环连接。...

【技术特征摘要】
1.一种金属氢化物氢能做功系统，其特征是：所述装置包括膨胀机（2）、发电机（3）、氢气换热中心（4）、空气能换热器（15）和至少两组氢反应床组（13），每氢反应床组包括至少2台氢反应床；所述膨胀机（2）和发电机（3）轴连接；所述氢反应床设有氢气入口（20）、氢气出口（18）、氢气回流口（12）、金属添加抽出口（17）、循环氢气出口（29）、循环氢气入口（30）、循环换热口（41）和换热氢气口（16）；所述氢气回流口（12）设有过滤网（19），所述金属添加抽出口（17）插入加注枪（8）；所述氢反应床组（13）的氢反应床的加注枪口通过双向真空泵（9）和回转阀（26）相互连通，氢反应床的氢气回流口（12）通过加注循环回路（5）连通；所述氢气出口（18）经氢气管路（14）通过氢气循环泵（11）、氢气换热器（22）的管程连接到膨胀机（2）入口，氢气换热器（22）的壳程连接到每台氢反应床的循环换热口（41）；所述膨胀机（2）出口通过氢气回路（1）连接到氢气入口（20）；所述循环氢气出口（29）通过设有氢气循环泵（11）的氢气循环管路（10）连接到氢气换热中心（4），氢气换热中心（4）通过氢气循环管路（10）连接到循环氢气入口（30）；所述换热氢气口（16）与空气能换热器（15）循环连接。2.根据权利要求1所述的金属氢化物氢能做功系统，其特征是：所述氢气出口（18）与氢气循环泵（11）之间的氢气管路（14）设置连接到氢气换热中心（4）的氢气分路（6）。3.根据权利要求1所述的金属氢化物氢能做功系统，其特征是：使用金属氢化物的吸氢、放氢功能，通过多个氢反应床的间歇切换操作，进行交替升温、等容热压、吸氢、放氢的过程，使氢气以一定的压力稳定的连续排出，进入膨胀机（2）进行做功循环；空气能和/或氢气换热器（22）的循环换热氢气加热氢反应床中的氢气，等容热压到需要的温度和压力，等容热压的步骤可以是一步也可以是多步；可以直接将放氢后的金属氢化物加入到等容热压后的氢反应床内氢气气氛中进行吸氢反应，使等容热压后的氢气压力保持稳定的状态下进行吸氢，吸氢后在相同的温度下进行放氢操作，从而得到与吸氢压力温度相同的稳定连续氢气流经氢气换热器（22）冷却后进入膨胀机（2）连续做功，从而使多个单个的等容热压后的氢反应床内的氢气被直接吸到金属氢化物内，然后以同样压力温度的连续稳定放出；或从放出的同样压力温度的连续稳定氢气流中分出部分通过氢气分路（6）直接进入氢气换热中心（4），使系统保持稳定；允许每个氢反应床可以同时带有部分金属氢化物，不影响上述操作。4.根据权利要求1所述的金属氢化物氢能做功系统，其特征是：所述氢反应床内装载金属储氢材料，包括但不限于稀土系金属氢化物；氢气由氢气入口进入氢反应床，氢气被储氢材料吸收形成金属氢化物，对完成吸氢后的金属氢化物加热放出氢气；允许每组氢反应床组中的每个氢反应床内的金属氢化物的品种、质量或体积可以不一样，每个氢反应床的吸放氢气的温度和压力可以相同或者不同。5.根据权利要求1所述金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾鹏，
申请(专利权)人：上海柯来浦能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31