伴有金属储氢材料的可逆压缩/膨胀机做功系统技术方案

本发明专利技术涉及一种伴有金属储氢材料的可逆压缩/膨胀机做功系统，包括高压换热罐、1号正反向可逆压缩/膨胀机、2号正反向可逆压缩/膨胀机、1号变温器、2号变温器和低压换热罐。高压换热罐顺次连接1号变温器、1号正反向可逆压缩/膨胀机、2号变温器和2号正反向可逆压缩/膨胀机，形成正向流动循环。低压换热罐顺次连接2号变温器、2号正反向可逆压缩/膨胀机、1号变温器和1号正反向可逆压缩/膨胀机，形成反向流动循环。本发明专利技术通过可逆压缩/膨胀机做功，驱动做功设备工作或带动发电设备发电。

Work system of reversible compressor / expander with metal hydrogen storage material

【技术实现步骤摘要】
伴有金属储氢材料的可逆压缩/膨胀机做功系统
本专利技术属于能量综合利用
，涉及一种伴有金属储氢材料的可逆压缩/膨胀机做功系统。
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应用，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。公开号为CN107939525A的中国专利技术专利申请公开了一种压缩空气储能系统中的燃气膨胀机做功系统及方法，该压缩空气储能系统中的燃气膨胀机做功系统包括高压气源、蒸汽源、混合器、气体喷射器以及燃气膨胀机，气体喷射器设有内腔和与内腔均连通的第一入口、第二入口及出口，高压气源和蒸汽源均经由混合器与第一入口连通，燃气膨胀机的乏气出口与第二入口连通，燃气膨胀机的进气口与出口连通。该专利申请中，高压气源输出的高压气体介质与蒸汽源输出的高温蒸汽混合后，作为高压工作气流输入气体喷射器内，提高了对低压乏气的卷吸能力，进而提高了做功效率。但是该专利技术专利申请不能通过金属储氢材料的吸氢放氢作用所产生的热量实现压缩/膨胀机的做功发电。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种伴有金属储氢材料的可逆压缩/膨胀机做功系统，以氢气为循环工质，利用金属储氢材料的吸氢/放氢特性，通过可逆压缩/膨胀机做功，驱动做功设备工作或带动发电设备发电，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。本申请实施例提供了一种伴有金属储氢材料的可逆压缩/膨胀机做功系统，所述做功系统包括高压换热罐、1号正反向可逆压缩/膨胀机、2号正反向可逆压缩/膨胀机、1号变温器、2号变温器和低压换热罐；所述1号正反向可逆压缩/膨胀机设有1号膨胀入口、1号膨胀出口、1号压缩入口和1号压缩出口；所述2号正反向可逆压缩/膨胀机设有2号膨胀入口、2号膨胀出口、2号压缩入口和2号压缩出口；所述高压换热罐的出口通过阀门连接到1号变温器的吸氢入口，1号变温器的吸氢出口连接到1号正反向可逆压缩/膨胀机的1号膨胀入口，所述1号正反向可逆压缩/膨胀机的1号膨胀出口通过阀门连接到2号变温器的放氢入口，2号变温器的放氢出口连接到2号正反向可逆压缩/膨胀机的2号压缩入口，所述2号正反向可逆压缩/膨胀机的2号压缩出口通过阀门连接到所述高压换热罐的入口；所述低压换热罐的出口通过阀门连接到2号变温器的吸氢入口，2号变温器的吸氢出口连接到2号正反向可逆压缩/膨胀机的2号膨胀入口，所述2号正反向可逆压缩/膨胀机的2号膨胀出口通过阀门连接到1号变温器的放氢入口，1号变温器的放氢出口连接到1号正反向可逆压缩/膨胀机的1号压缩入口，所述1号正反向可逆压缩/膨胀机的1号压缩出口通过阀门连接到低压换热罐的入口；所述1号正反向可逆压缩/膨胀机、2号正反向可逆压缩/膨胀机与功率输出轴同轴连接。进一步的，所述做功系统还包括发电机；所述1号正反向可逆压缩/膨胀机、2号正反向可逆压缩/膨胀机与发电机同轴连接，所述发电机电路连接到外部电网和/或蓄电池。进一步的，所述1号正反向可逆压缩/膨胀机内设有B金属储氢材料反应床层，所述2号正反向可逆压缩/膨胀机内设有A金属储氢材料反应床层。进一步的，所述1号变温器中设有B金属储氢材料反应床层，所述2号变温器中设有A金属储氢材料反应床层。进一步的，所述B金属储氢材料反应床层的B金属储氢材料为包括但不限于钛系金属储氢材料；所述A金属储氢材料反应床层的A金属储氢材料为包括但不限于稀土系金属储氢材料。进一步的，所述1号正反向可逆压缩/膨胀机和2号正反向可逆压缩/膨胀机交替进行膨胀和压缩过程。所述1号正反向可逆压缩/膨胀机在进气气流正向流动时进行气体膨胀做功，在进气气流反向流动时进行气体压缩；所述2号正反向可逆压缩/膨胀机在进气气流正向流动时进行气体压缩，在进气气流反向流动时进行气体膨胀做功。进一步的，所述系统还设有保护罩，所述保护罩设有可燃气体报警器和氢气加入口；所述保护罩加装内保温或外保温或内外保温，所述保护罩内的管道加装内保温或外保温或内外保温；所述保护罩还设有温度调节器；所述温度调节器放出高温冷量，所述低温换热罐放出低温冷量；所述保护罩内填充有系统补热氢气，将通过温度调节器从外界环境进入的热量和机械设备产生的热量补充到高温换热罐中，以使系统可持续做功运行；所述系统补热氢气包括但不限于氢气以外的其他气体或液体或固体，或以上两两混合物，或三项混合物。本申请实施例化提供了一种液体换热介质做功系统，包括高压膨胀机、低压膨胀机、1号液体换热介质循环泵、2号液体换热介质循环泵、金属储氢材料反应床A和金属储氢材料反应床B；所述金属储氢材料反应床A包括氢反应床A1和氢反应床A2，所述金属储氢材料反应床B包括氢反应床B1和氢反应床B2。所述氢反应床A1和所述氢反应床A2分别通过氢气管道依次连接所述高压膨胀机和低压膨胀机，所述高压膨胀机和低压膨胀机循环连接所述氢反应床B1和氢反应床B2。所述氢反应床B1和氢反应床B2通过氢气管道连接高压膨胀机和低压膨胀机，所述高压膨胀机和低压膨胀机循环连接所述氢反应床A1和氢反应床A2。所述氢反应床A1、氢反应床A2、氢反应床B1和氢反应床B2分别通过液体换热介质管道与所述1号液体换热介质循环泵和2号液体换热介质循环泵循环连接；所述1号液体换热介质循环泵和2号液体换热介质循环泵用于在所述氢反应床A1、氢反应床A2、氢反应床B1与氢反应床B2吸/放氢后，对所述氢反应床A1、氢反应床A2、氢反应床B1与氢反应床B2中的循环介质进行换热。从金属氢化物反应床通过过滤膜出来的氢气不带有液体，金属氢化物反应床的过滤膜只允许氢气通过，不允许液体通过；从金属氢化物反应床通过气液分离器出来的液体换热介质不带有氢气。所述保护罩内填充有系统补热氢气，将通过温度调节器从外界环境进入的热量和机械设备产生的热量补充到内置换热器中，以使系统可持续做功运行；通过外置换热器将系统做功产生的冷量传递给外界；所述系统补热氢气包括但不限于氢气以外的其他气体或液体或固体，或以上两两混合物，或三项混合物。进一步的，所述伴有金属储氢材料的可逆压缩/膨胀机做功系统通过柯来浦循对外做功；所述柯来浦循环定义为在系统内至少两种金属氢化物，存在至少四个状态点，至少四个状态点的吸氢放热和放氢吸热在系统内通过循环换热介质保持或基本保持热量平衡，即某一状态点的吸氢放热的热量利用循环换热介质传给其他三个状态点中的放氢吸热过程。至少存在的四个状态点中的放氢吸热状态不用或基本上不用向环境中吸热，而是将至少四个状态点中的吸氢放热的热量传递给至少四个状态点中的放氢吸热过程。至少存在的四个状态点中的吸氢放热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伴有金属储氢材料的可逆压缩/膨胀机做功系统，其特征是：所述做功系统包括高压换热罐（1）、1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）、2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）、1号变温器（9）、2号变温器（10）和低压换热罐（7）；所述1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）设有1号膨胀入口（13）、1号膨胀出口（14）、1号压缩入口（15）和1号压缩出口（16）；所述2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）设有2号膨胀入口（13’）、2号膨胀出口（14’）、2号压缩入口（15’）和2号压缩出口（16’）；所述高压换热罐（1）的出口通过阀门（8）连接到1号变温器（9）的吸氢入口，1号变温器（9）的吸氢出口连接到1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）的1号膨胀入口（13），所述1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）的1号膨胀出口（14）通过阀门连接到2号变温器（10）的放氢入口，2号变温器（10）的放氢出口连接到2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）的2号压缩入口（15’），所述2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）的2号压缩出口（16’）通过阀门连接到所述高压换热罐（1）的入口；所述低压换热罐（7）的出口通过阀门连接到2号变温器（10）的吸氢入口，2号变温器（10）的吸氢出口连接到2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）的2号膨胀入口（13’），所述2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）的2号膨胀出口（14’）通过阀门连接到1号变温器（9）的放氢入口，1号变温器（9）的放氢出口连接到1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）的1号压缩入口（15），所述1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）的1号压缩出口（16）通过阀门连接到低压换热罐（7）的入口；所述1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）、2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）与功率输出轴同轴连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种伴有金属储氢材料的可逆压缩/膨胀机做功系统，其特征是：所述做功系统包括高压换热罐（1）、1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）、2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）、1号变温器（9）、2号变温器（10）和低压换热罐（7）；所述1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）设有1号膨胀入口（13）、1号膨胀出口（14）、1号压缩入口（15）和1号压缩出口（16）；所述2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）设有2号膨胀入口（13’）、2号膨胀出口（14’）、2号压缩入口（15’）和2号压缩出口（16’）；所述高压换热罐（1）的出口通过阀门（8）连接到1号变温器（9）的吸氢入口，1号变温器（9）的吸氢出口连接到1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）的1号膨胀入口（13），所述1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）的1号膨胀出口（14）通过阀门连接到2号变温器（10）的放氢入口，2号变温器（10）的放氢出口连接到2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）的2号压缩入口（15’），所述2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）的2号压缩出口（16’）通过阀门连接到所述高压换热罐（1）的入口；所述低压换热罐（7）的出口通过阀门连接到2号变温器（10）的吸氢入口，2号变温器（10）的吸氢出口连接到2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）的2号膨胀入口（13’），所述2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）的2号膨胀出口（14’）通过阀门连接到1号变温器（9）的放氢入口，1号变温器（9）的放氢出口连接到1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）的1号压缩入口（15），所述1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）的1号压缩出口（16）通过阀门连接到低压换热罐（7）的入口；所述1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）、2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）与功率输出轴同轴连接。


2.根据权利要求1所述的伴有金属储氢材料的可逆压缩/膨胀机做功系统，其特征是：所述做功系统还包括发电机（4）；所述1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）、2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）与发电机（4）同轴连接，所述发电机（4）电路连接到外部电网和/或蓄电池。


3.根据权利要求1所述的伴有金属储氢材料的可逆压缩/膨胀机做功系统，其特征是：所述1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）内设有B金属储氢材料反应床层（5），所述2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）内设有A金属储氢材料反应床层（6）。


4.根据权利要求3所述的伴有金属储氢材料的可逆压缩/膨胀机做功系统，其特征是：所述1号变温器（9）中设有B金属储氢材料反应床层（5），所述2号变温器（10）中设有A金属储氢材料反应床层（6）。


5.根据权利要求4所述的伴有金属储氢材料的可逆压缩/膨胀机做功系统，其特征是：所述B金属储氢材料反应床层（5）的B金属储氢材料为包括但不限于钛系金属储氢材料；所述A金属储氢材料反应床层（6）的A金属储氢材料为包括但不限于稀土系金属储氢材料。


6.根据权利要求1所述的伴有金属储氢材料的可逆压缩/膨胀机做功系统，其特征是：所述1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）和2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）交替进行膨胀和压缩过程；
所述1号正反向可逆压缩/膨胀机（2）在进气气流正向流动时进行气体膨胀做功，在进气气流反向流动时进行气体压缩；所述2号正反向可逆压缩/膨胀机（3）在进气气流正向流动时进行气体压缩，在进气气流反向流动时进行气体膨胀做功。


7.根据权利要求1所述的伴有金属储氢材料的可逆压缩/膨胀机做功系统，其特征是：所述系统还设有保护罩（28），所述保护罩（28）设有可燃气体报警器（25）和氢气加入口（24）；所述保护罩（28）加装内保温或外保温或内外保温，所述保护罩（28）内的管道加装内保温或外保温或内外保温；所述保护罩（28）还设有温度调节器（26）；所述温度调节器（26）放出高温冷量，所述低温换热罐（7）放出低温冷量；所述保护罩（28）内填充有系统补热氢气，将通过温度调节器（26）从外界环境进入的热量和机械设备产生的热量补充到高温换热罐（1）中，以使系统可持续做功运行；所述系统补热氢气包括但不限于氢气以外的其他气体或液体或固体，或以上两两混合物，或三项混合物。


8.一种液体换热介质做功系统，其特征是：包括高压膨胀机（11）、低压膨胀机（12）、1号液体换热介质循环泵（17）、2号液体换热介质循环泵（18）、金属储氢材料反应床A和金属储氢材料反应床B；所述金属储氢材料反应床A包括氢反应床A1（19）和氢反应床A2（20），所述金属储氢材料反应床B包括氢反应床B1（21）和氢反应床B2（22）；
所述氢反应床A1（19）和所述氢反应床A2（20）分别通过氢气管道依次连接所述高压膨胀机（11）和低压膨胀机（12），所述高压膨胀机（11）和低压膨胀机（12）循环连接所述氢反应床B1（21）和氢反应床B2（22）；
所述氢反应床B1（21）和氢反应床B2（22）通过氢气管道连接高压膨胀机（11）和低压膨胀机（12），所述高压膨胀机（11）和低压膨胀机（1...

【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