基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置及供电供热方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及氢能源技术领域，提供了一种基于液态氢源和氢内燃机一体化的智能热电联供装置。所述的基于液态氢源与氢内燃机一体化的热电联供装置，用于热电联供系统中，包括用于提供氢气的有机液态氢源装置、用于将氢能转换为电能的氢能转换装置，用于供应暖气的供热交换装置和用于管理电能的电源管理装置，以及温度管理装置；其中，氢能转换装置为氢内燃机发电装置。本发明专利技术的智能热电联供装置，是一种清洁环保、使用方便的热电联供系统，不仅解决了传统燃煤供热产生的污染问题，更重要的是提高了整个系统的能量转换效率。该热电联供装置的大规模商业应用，将会带来巨大的社会效益和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置及供电供热方法
本专利技术涉及氢能源
，特别涉及一种基于液态氢源和氢内燃机的智能热电联供装置及其供电供热方法。
技术介绍
近年来清洁能源的使用受到越来越多的重视，特别是取代燃煤供热，减少大气污染的供热方法。另外一个急需解决的问题是大容量的储能方法。比如风电，太阳能电池及核电等大型发电厂的消峰填谷，都需要10-100兆瓦级的储能装置。目前锂电池等储能装置，由于成本高，储量小，且安全问题难以解决，不能满足大规模储能要求。中国地质大学(武汉)可持续能源实验室研究团队，在程寒松教授的带领下，经长期的研究发现了一类有机液态共轭分子储氢材料，这类材料具有闪点高，熔点低、在高效催化剂作用下脱氢温度低、释放气体纯度高等特点，且可逆性强，循环寿命高，并且不产生一氧化碳等毒害燃料电池催化剂的气体。作为氢的载体，这类材料在常温下以液态方式存在，可以像汽油一样在常温常压下储存和运输。液体有机储氢具有清洁无污染的优点，同时可以大规模储能。这种有机材料的发现，为解决现有的清洁能源供热及大规模储能问题提供了基础。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种基于液态氢源和氢内燃机的智能热电联供装置及其供电供热方法，用有机液态储氢材料作为储能载体，以氢气作为燃料发电，同时为住宅小区、办公室或厂房供电供热，既解决大规模储能的难题，又满足环保无污染的要求。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置，包括用于提供氢气的有机液态氢源装置，用于将氢能转换为电能的氢能转换装置，用于管理电能的电源管理装置，以及温度管理装置；所述有机液态氢源装置包括用于储存有机液态氢源材料和有机液态储氢载体的储存设备，及用于产生氢气的脱氢装置；所述氢能转换装置包括氢内燃机，以及由所述氢内燃机带动工作的发电机；所述电源管理装置包括用于检测外部负载用电量的功率测量装置和用于控制发电功率的电能管理单元；所述脱氢装置设有第一热交换单元，所述氢内燃机设有第二热交换单元，所述第一热交换单元与第二热交换单元通过第一管道传热设备连接；所述第二热交换单元还用于连接外部设备对外供热；所述温度管理装置用于管理系统温度以及控制所述第一热交换单元、第二热交换单元及第一管道传热设备的运行。优选的，所述发电机产生的电能通过所述电源管理装置对外部负载供电。优选的，所述储存设备包括用于存放有机液态氢源材料的第一储存罐/储存室和用于存放有机液态储氢载体的第二储存罐/储存室，所述第一储存罐/储存室的输出口设置有用于输送有机液态氢源材料的泵。优选的，所述脱氢装置包括用于有机液态氢源材料进行脱氢反应的脱氢反应器以及用于催化脱氢反应的脱氢催化剂。进一步的，所述有机液态氢源装置还包括缓冲罐，所述缓冲罐用于储存所述脱氢装置产生的氢气，所述氢内燃机使用所述缓冲罐中的氢气作为燃料。进一步的，所述电源管理装置根据外接负载的功率，通过设于所述氢内燃机进氢管道上的控制器控制发电功率。进一步的，所述脱氢装置中进行脱氢反应的反应条件为温度120～280℃，气压0.1～0.4MPa。进一步的，所述连接第一热交换单元和第二热交换单元的第一管道传热设备中的导热介质为高温导热介质。进一步的，所述连接第一热交换单元和第二热交换单元的第一管道传热设备中的导热介质也可以为有机液态氢源材料，所述有机液态氢源材料从储存设备中进入第一管道传热设备，在第二热交换单元处吸收热量，并在第一热交换单元处放出热量，之后进入脱氢装置进行脱氢反应。进一步的，还包括热交换装置，所述热交换装置设有第三热交换单元；所述第二热交换单元通过第二管道传热设备连接第三热交换单元，将热量传递到所述热交换装置，所述热交换装置连接外部设备对外供热；所述温度管理装置控制所述热交换装置的运行。优选的，所述第二管道传热设备中的导热介质为高温导热介质。进一步的，所述热交换装置连接外部设备对外供热的方式包括通过加热水作为导热介质对外供热或直接供应热水。本专利技术还提供了一种使用上述的基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置供电供热的方法，包括如下步骤：储存设备中的有机液态氢源材料进入脱氢装置进行脱氢反应，得到氢气和有机液态储氢载体，所述氢气进入氢内燃机，所述氢内燃机驱动发电机发电，通过所述电源管理装置为外部负载供电，所述第二热交换单元连接外部设备对外供热。本专利技术还提供了第二种使用上述的基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置供电供热的方法，包括如下步骤：储存设备中的有机液态氢源材料进入第一管道传热设备，在第二热交换单元处吸收热量后，通过第一热交换单元加热脱氢装置，之后进入脱氢装置进行脱氢反应，得到氢气和有机液态储氢载体，所述氢气进入氢内燃机，所述氢内燃机驱动发电机发电，通过所述电源管理装置为外部负载供电；所述第二热交换单元连接外部设备对外供热。本专利技术还提供了第三种使用上述的基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置供电供热的方法，包括如下步骤：储存设备中的有机液态氢源材料进入脱氢装置进行脱氢反应，得到氢气和有机液态储氢载体，所述氢气进入氢内燃机，所述氢内燃机驱动发电机发电，通过所述电源管理装置为外部负载供电；所述第二管道传热设备中的导热介质在第二热交换单元处吸收热量后，通过第三热交换单元将热量传递给所述热交换装置，所述热交换装置连接外部设备对外供热。本专利技术还提供了第四种使用上述的基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置供电供热的方法，包括如下步骤：储存设备中的有机液态氢源材料进入第一管道传热设备，在第二热交换单元处吸收热量后，通过第一热交换单元加热脱氢装置，之后进入脱氢装置进行脱氢反应，得到氢气和有机液态储氢载体，所述氢气进入氢内燃机，所述氢内燃机驱动发电机发电，通过所述电源管理装置为外部负载供电；所述第二管道传热设备中的导热介质在第二热交换单元处吸收热量后，通过第三热交换单元将热量传递给所述热交换装置，所述热交换装置连接外部设备对外供热。优选的，上述使用基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置供电供热的方法中，所述脱氢装置产生的氢气先进入缓冲罐储存，所述氢内燃机使用缓冲罐中的氢气运行，带动发电机发电。优选的，上述使用基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置供电供热的方法中，第二热交换单元或热交换装置连接外部设备对外供热的方式包括通过加热水作为导热介质对外供热或直接供应热水。本专利技术的基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置，采用储存在储存设备中的有机液态储氢材料作为氢源，使用时在脱氢装置中经脱氢反应产生氢气，供氢燃料电池使用。所述有机液态储氢材料具有闪点高、熔点低，在催化剂作用下能释放出高纯度氢气，且脱氢温度低、可逆性强、循环寿命长、不产生有害燃料电池催化剂的气体等优点。因此，采用该种有机液态储氢材料作为氢源，对比现有的锂电池或大型电容等储能装置，具有成本低，储量大，且安全性能好的优点，能够满足大规模储能要求，解决了现有的储能难题，能广泛应用于住宅小区、办公室或厂房等储能安全性要求高的场所。本专利技术的基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置，采用氢内燃机作为动力源，带动发电机发电，发出的电能经电源管理装置统一对外部负载供电。使用氢内燃机作为动力源，相比现有的使用煤炭、天然气或其它化石燃料作为能源的发电设备，具有清洁高本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置，其特征在于：包括用于提供氢气的有机液态氢源装置，用于将氢能转换为电能的氢能转换装置，用于管理电能的电源管理装置，以及温度管理装置；所述有机液态氢源装置包括用于储存有机液态氢源材料和有机液态储氢载体的储存设备，及用于产生氢气的脱氢装置；所述氢能转换装置包括氢内燃机，以及由所述氢内燃机带动工作的发电机；所述电源管理装置包括用于检测外部负载用电量的功率测量装置和用于控制发电功率的电能管理单元；所述脱氢装置设有第一热交换单元，所述氢内燃机设有第二热交换单元，所述第一热交换单元与第二热交换单元通过第一管道传热设备连接；所述第二热交换单元还用于连接外部设备对外供热；所述温度管理装置用于管理系统温度以及控制所述第一热交换单元、第二热交换单元及第一管道传热设备的运行。

【技术特征摘要】
1.基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置，其特征在于：包括用于提供氢气的有机液态氢源装置，用于将氢能转换为电能的氢能转换装置，用于管理电能的电源管理装置，以及温度管理装置；所述有机液态氢源装置包括用于储存有机液态氢源材料和有机液态储氢载体的储存设备，及用于产生氢气的脱氢装置；所述氢能转换装置包括氢内燃机，以及由所述氢内燃机带动工作的发电机；所述电源管理装置包括用于检测外部负载用电量的功率测量装置和用于控制发电功率的电能管理单元；所述脱氢装置设有第一热交换单元，所述氢内燃机设有第二热交换单元，所述第一热交换单元与第二热交换单元通过第一管道传热设备连接；所述第二热交换单元还用于连接外部设备对外供热；所述温度管理装置用于管理系统温度以及控制所述第一热交换单元、第二热交换单元及第一管道传热设备的运行。2.如权利要求1所述的基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置，其特征在于：所述发电机产生的电能通过所述电源管理装置对外部负载供电。3.如权利要求1所述的基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置，其特征在于：所述储存设备包括用于存放有机液态氢源材料的第一储存罐/储存室和用于存放有机液态储氢载体的第二储存罐/储存室，所述第一储存罐/储存室的输出口设置有用于输送有机液态氢源材料的泵。4.如权利要求1所述的基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置，其特征在于：所述脱氢装置包括用于有机液态氢源材料进行脱氢反应的脱氢反应器以及用于催化脱氢反应的脱氢催化剂。5.如权利要求1所述的基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置，其特征在于：所述有机液态氢源装置还包括缓冲罐，所述缓冲罐用于储存所述脱氢装置产生的氢气，所述氢内燃机使用所述缓冲罐中的氢气作为燃料。6.如权利要求1所述的基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置，其特征在于：所述电源管理装置根据外接负载的功率，通过设于所述氢内燃机的进氢管道上的控制器控制发电功率。7.如权利要求1-6任一项所述的基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置，其特征在于：所述脱氢装置中进行脱氢反应的反应条件为温度120～280℃，气压0.1～0.4MPa。8.如权利要求7所述的基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置，其特征在于：所述连接第一热交换单元和第二热交换单元的第一管道传热设备中的导热介质为高温导热介质。9.如权利要求7所述的基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置，其特征在于：所述连接第一热交换单元和第二热交换单元的第一管道传热设备中的导热介质为有机液态氢源材料，所述有机液态氢源材料从储存设备中进入第一管道传热设备，在第二热交换单元处吸收热量，并在第一热交换单元处放出热量，之后进入脱氢装置进行脱氢反应。10.如权利要求8或9所述的基于液态氢源和氢内燃机的热电联供装置，其特征在于：还包括热交换装置，所述热交换装置设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：程寒松，高小平，李万清，李然，
申请(专利权)人：杭州聚力氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33