一种金属储氢材料氢能做功装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种金属储氢材料氢能做功装置，包括膨胀机、发电机、空气能热压系统、氢气换热器和氢气循环泵，膨胀机与发电机轴连接。空气能热压系统设有氢气换热中心、空气能换热器和至少两组氢反应床组或热罐氢反应床组床。空气能热压系统经氢气管路通过氢气循环泵和氢气换热器的管程连接到膨胀剂的入口，膨胀剂的出口连接到空气能热压系统，空气能热压系统的换热出口通过换热管路连接到氢气循环泵入口，氢气循环泵出口通过氢气换热器的壳程连接到空气能热压系统。本发明专利技术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。

A Hydrogen Energy Device for Metal Hydrogen Storage Materials

The invention relates to a hydrogen energy working device of metal hydrogen storage material, which comprises an expander, a generator, an air energy hot-pressing system, a hydrogen heat exchanger and a hydrogen circulating pump, and the expander is connected with the generator shaft. The air energy hot-pressing system consists of a hydrogen heat exchange center, an air energy heat exchanger and at least two groups of hydrogen reaction beds or a hydrogen reaction bed of a hot pot. The air thermal pressure system is connected to the inlet of the expander through the hydrogen pipeline through the hydrogen circulating pump and the tube side of the hydrogen heat exchanger. The outlet of the expander is connected to the air thermal pressure system. The heat exchange outlet of the air thermal pressure system is connected to the inlet of the hydrogen circulating pump through the heat exchange pipeline. The outlet of the hydrogen circulating pump is connected to the air thermal pressure system through the shell side of the hydrogen heat exchanger. The invention takes hydrogen as circulating working medium, converts air thermal energy into mechanical energy to drive generators to generate electricity or drive equipment, makes full use of natural energy and spare-time heat, and is conducive to energy saving, emission reduction and economic benefit creation.

【技术实现步骤摘要】
一种金属储氢材料氢能做功装置
本专利技术属于能量综合利用
，涉及一种金属储氢材料氢能做功装置。
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储氢材料氢能做功装置，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：一种金属储氢材料氢能做功装置，所述系统包括膨胀机、发电机、空气能热压系统、氢气换热器和氢气循环泵，所述膨胀机与发电机轴连接；所述空气能热压系统经氢气管路依次通过氢气循环泵和氢气换热器的管程连接到膨胀机的入口，膨胀机的出口连接到空气能热压系统，所述空气能热压系统的换热出口通过换热管路连接到氢气换热器的壳程入口，氢气换热器的壳程出口通过氢气循环泵连接到空气能热压系统的换热入口。所述空气能热压系统为氢反应床空气能系统或热压罐空气能系统。当所述空气能热压系统为氢反应床空气能系统，所述氢反应床空气能系统设有氢气换热中心、空气能换热器和至少两组氢反应床组，每个氢反应床组至少设有两台氢反应床，氢气换热中心分为高压部分和低压部分；所述氢反应床一头设有氢气入口和循环氢气入口，另一头设有氢气出口、循环氢气出口和金属添加抽出口，所述氢反应床的中部设有循环换热口和换热氢气口；所述氢反应床组的两台氢反应床通过双向螺杆输送机相互连接，形成两两结合的形式；所述氢气出口经氢气管路依次通过氢气循环泵和氢气换热器的管程连接到膨胀机的入口，所述膨胀机的出口通过氢气回路连接到氢气入口；所述循环氢气出口经氢气循环管路通过三通阀分为两路，一路连接到氢气换热中心的高压部分，另一路连接到氢气换热中心的低压部分，所述氢气换热中心的高压部分和低压部分经氢气循环管路通过三通阀连接到循环氢气入口，氢气循环管路设有氢气循环泵；所述换热氢气口与空气能换热器循环连接，所述循环换热口通过换热管路与氢气换热器的壳程循环连接，换热管路设有氢气循环泵。当所述空气能热压系统为热压罐空气能系统，所述热压罐空气能系统设有氢气换热中心、空气能换热器和至少两组热罐氢反应床组，每组热罐氢反应床组包含一个氢反应床和一个热压罐；氢气换热中心分为高压部分和低压部分；所述氢反应床设有氢气入口、氢气出口、循环氢气出口和循环氢气入口；所述热压罐设有热压氢气出口、低压氢气入口、换热氢口、循环换热气体口、防冻液进口和防冻液出口；所述热压氢气出口、换热氢气口和循环换热气体口设有过滤膜；所述氢气出口分为两路，一路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热压罐的循环换热气体口；所述氢气出口的另一路通过氢气分路连接到氢气换热中心；所述膨胀机出口经氢气回路通过阀门连接到热压罐的低压氢气入口；所述热压罐的热压氢气出口经过滤膜连接到氢反应床的氢气入口，所述循环氢气出口经氢气循环管路通过三通阀分为两路，一路连接到氢气换热中心的高压部分，另一路连接到氢气换热中心的低压部分，所述氢气换热中心的高压部分和低压部分经氢气循环管路通过三通阀连接到循环氢气入口，氢气循环管路设有氢气循环泵；所述热压罐的换热氢口与空气能换热器循环连接，空气能换热器设有与大气连通的空气能输入口和空气能输出口；所述防冻液槽的液体出口通过液压管路经加压泵连接热压罐的防冻液进口，热压罐的防冻液出口经液压管路连接防冻液槽的液体入口。所述氢气换热中心内设有循环管路，所述低压部分与高压部分通过循环管路连通，循环管路上设有循环泵。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；低压氢气由低压氢气入口进入氢反应床，低压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高压氢气；所述氢反应床为一级结构，或者为阶梯利用热量的多级结构，允许每级氢反应床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，每级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；空气能换热器被合并组合为空气能换热中心；空气能可以部分被移动设备或固定设备所配套的机械或电子装置的发热能量所代替，以降低移动设备或固定设备的温升。所述系统安装在交通工具、移动设备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；氢反应床采用的高压或低压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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属储氢材料氢能做功装置，其特征是：所述系统包括膨胀机（2）、发电机（3）、空气能热压系统（25）、氢气换热器（22）和氢气循环泵（11），所述膨胀机与发电机轴连接；所述空气能热压系统（25）经氢气管路（14）依次通过氢气循环泵（11）和氢气换热器（22）的管程连接到膨胀机（2）的入口，膨胀机的出口连接到空气能热压系统（25），所述空气能热压系统（25）的换热出口通过换热管路（7）连接到氢气换热器（22）的壳程入口，氢气换热器（22）的壳程出口通过氢气循环泵连接到空气能热压系统（25）的换热入口。

【技术特征摘要】
1.一种金属储氢材料氢能做功装置，其特征是：所述系统包括膨胀机（2）、发电机（3）、空气能热压系统（25）、氢气换热器（22）和氢气循环泵（11），所述膨胀机与发电机轴连接；所述空气能热压系统（25）经氢气管路（14）依次通过氢气循环泵（11）和氢气换热器（22）的管程连接到膨胀机（2）的入口，膨胀机的出口连接到空气能热压系统（25），所述空气能热压系统（25）的换热出口通过换热管路（7）连接到氢气换热器（22）的壳程入口，氢气换热器（22）的壳程出口通过氢气循环泵连接到空气能热压系统（25）的换热入口。2.根据权利要求1所述的金属储氢材料氢能做功装置，其特征是：所述空气能热压系统（25）为氢反应床空气能系统（45）或热压罐空气能系统（55）。3.根据权利要求2所述的金属储氢材料氢能做功装置，其特征是：所述空气能热压系统（25）为氢反应床空气能系统（45），所述氢反应床空气能系统（45）设有氢气换热中心（4）、空气能换热器（15）和至少两组氢反应床组（13），每个氢反应床组至少设有两台氢反应床，氢气换热中心（4）分为高压部分（43）和低压部分（42）；所述氢反应床一头设有氢气入口（20）和循环氢气入口（30），另一头设有氢气出口（18）、循环氢气出口（29）和金属添加抽出口（17），所述氢反应床的中部设有循环换热口（41）和换热氢气口（16）；所述氢反应床组（13）的两台氢反应床通过双向螺杆输送机（9）相互连接，形成两两结合的形式；所述氢气出口（18）经氢气管路（14）依次通过氢气循环泵（11）和氢气换热器（22）的管程连接到膨胀机（2）的入口，所述膨胀机的出口通过氢气回路（1）连接到氢气入口（20）；所述循环氢气出口（29）经氢气循环管路（10）通过三通阀（44）分为两路，一路连接到氢气换热中心（4）的高压部分（43），另一路连接到氢气换热中心（4）的低压部分（42），所述氢气换热中心（4）的高压部分（43）和低压部分（42）经氢气循环管路（10）通过三通阀（44）连接到循环氢气入口（30），氢气循环管路（10）设有氢气循环泵（11）；所述换热氢气口（16）与空气能换热器（15）循环连接，所述循环换热口（41）通过换热管路（7）与氢气换热器（22）的壳程循环连接，换热管路（7）设有氢气循环泵（11）。4.根据权利要求2所述的金属储氢材料氢能做功装置，其特征是：所述空气能热压系统（25）为热压罐空气能系统（55），所述热压罐空气能系统（55）设有氢气换热中心（4）、空气能换热器（15）和至少两组热罐氢反应床组（8），每组热罐氢反应床组包含一个氢反应床和一个热压罐（56）；氢气换热中心（4）分为高压部分（43）和低压部分（42）；所述氢反应床设有氢气入口（20）、氢气出口（18）、循环氢气出口（29）和循环氢气入口（30）；所述热压罐设有热压氢气出口（12）、低压氢气入口（32）、换热氢口（5）、循环换热气体口（34）、防冻液进口（27）和防冻液出口（31）；所述热压氢气出口（12）、换热氢气口（5）和循环换热气体口（34）设有过滤膜（19）；所述氢气出口（18）分为两路，一路经氢气管路（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）的壳程连接到每台热压罐的循环换热气体口（34）；所述氢气出口（18）的另一路通过氢气分路（6）连接到氢气换热中心（4）；所述膨胀机（2）出口经氢气回路（1）通过阀门（21）连接到热压罐的低压氢气入口（32）；所述热压罐的热压氢气出口（12）经过滤膜（19）连接到氢反应床的氢气入口（20），所述循环氢气出口（29）经氢气循环管路（10）通过三通阀（44）分为两路，一路连接到氢气换热中心（4）的高压部分（43），另一路连接到氢气换热中心（4）的低压部分（42），所述氢气换热中心（4）的高压部分（43）和低压部分（42）经氢气循环管路（10）通过三通阀（44）连接到循环氢气入口（30），氢气循环管路（10）设有氢气循环泵（11）；所述热压罐的换热氢口（5）与空气能换热器（15）循环连接，空气能换热器（15）设有与大...

【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