一种基于液态储氢的热电联供系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于液态储氢的热电联供系统，包括依次相连通的催化加氢单元、储存罐、催化脱氢单元和燃料电池电堆，还包括物料循环利用装置。本实用新型专利技术的热电联供系统利用新型储氢材料实现氢气的储存和释放，储氢量大、储氢密度高；氢载体储存、运输和维护安全方便，储氢设备简便，尤其适合于长距离氢能输送；加氢脱氢反应高度可逆，储氢剂可反复循环使用；常温常压下使用更安全。

A cogeneration system based on liquid hydrogen storage

【技术实现步骤摘要】
一种基于液态储氢的热电联供系统
本技术涉及氢能源供应
，尤其是，本技术涉及一种基于液态储氢的热电联供系统。
技术介绍
近年来，氢能源因其环境友好的特点受到越来越多的重视，但是氢气的存储及使用安全限制了人们对其进一步开发利用。新型液态储氢材料的发现为解决氢能源的进一步利用提供了基础，新型液态储氢材料是借助不饱和液体有机物如某些烯烃、炔烃或芳香烃等氢载体和氢气的可逆反应来实现加氢和脱氢，新型液态储氢材料在常温下呈液态，方便储存和运输且安全度高。但是，目前尚没有针对家用的氢能源热电联供系统。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种基于液态储氢材料的家用氢能源热电联供系统。为解决上述问题，本技术采用如下技术方案：一种基于液态储氢的热电联供系统，包括依次相连通的催化加氢单元、储存罐、催化脱氢单元和燃料电池电堆，还包括物料循环利用装置；所述催化加氢单元用于氢气与有机液体储氢剂反应；所述储存罐用于储存所述催化加氢单元制备出的有机液体氢载体；所述催化脱氢单元用于将所述有机液体氢载体中的氢经催化脱氢反应释放出氢气；所述燃料电池电堆用于将所述催化脱氢单元释放出的氢气进行燃料电池反应，产生电能和热能；所述物料循环利用装置用于将所述催化脱氢单元中的有机液体氢载体输送至所述催化加氢单元中。优选地，所述催化加氢单元包括催化加氢反应器、第一加热装置、第一温控装置、第一冷凝装置；所述第一加热装置用于为所述催化加氢反应器加热提供反应热能；所述第一温控装置用于控制所述催化加氢反应器内反应温度，所述第一冷凝装置用于冷却所述催化加氢反应器内生成的产物。优选地，所述催化脱氢单元包括催化脱氢反应器、第二加热装置、第二温控装置、第二冷凝装置；所述第二加热装置用于为所述催化脱氢反应器加热提供反应热能；所述第二温控装置用于控制所述催化脱氢反应器内反应温度，所述第二冷凝装置用于冷却所述催化脱氢反应器内生成的产物。与现有技术相比，本技术的技术效果体现在：本技术的热电联供系统利用新型储氢材料实现氢气的储存和释放，储氢量大、储氢密度高；氢载体储存、运输和维护安全方便，储氢设备简便，尤其适合于长距离氢能输送；加氢脱氢反应高度可逆，储氢剂可反复循环使用；常温常压下使用更安全。附图说明图1为本技术实施例提供的一种基于液态储氢的热电联供系统的结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种基于液态储氢的热电联供系统的催化加氢单元结构示意图；图3为本技术实施例提供的一种基于液态储氢的热电联供系统的催化脱氢单元结构示意图。图中：1、催化加氢单元，2、储存罐，3、催化脱氢单元，4、燃料电池电堆，5、物料循环利用装置，11、催化加氢反应器，12、第一加热装置，13、第一温控装置，14、第一冷凝装置，31、催化脱氢反应器，32、第二加热装置，33、第二温控装置，34、第二冷凝装置。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术做进一步的说明。本技术实施例提供一种基于液态储氢的热电联供系统，如图1、图2、图3所示。一种基于液态储氢的热电联供系统，包括依次相连通的催化加氢单元1、储存罐2、催化脱氢单元3和燃料电池电堆4，还包括物料循环利用装置5；所述催化加氢单元1用于氢气与有机液体储氢剂反应；所述储存罐2用于储存所述催化加氢单元1制备出的有机液体氢载体；所述催化脱氢单元3用于将所述有机液体氢载体中的氢经催化脱氢反应释放出氢气；所述燃料电池电堆4用于将所述催化脱氢单元3释放出的氢气进行燃料电池反应，产生电能和热能；所述物料循环利用装置5用于将所述催化脱氢单元3中的有机液体氢载体输送至所述催化加氢单元1中。可以选用苯或甲苯作为有机液体储氢剂，利用苯或甲苯与氢气在催化剂作用下发生反应生成环己烷或甲基环己烷有机氢载体。氢气可以通过电解水或其他方法制备后，利用催化加氢单元1将氢储存在环己烷或甲基环己烷等氢载体中。由于氢载体在常温、常压下呈液体状态,其储存和运输简单易行。将加氢后的有机液体氢载体利用现有的设备进行储存和运输，将其送到目的地以备使用。在催化脱氢单元3中发生催化脱氢反应，将储存的氢气释放出来，经过燃料电池电堆将氢能转换为电能和热能后供给用户使用。脱氢反应完的氢载体可再次实现催化加氢过程，通过物料循环利用装置5将氢载体返回输送到催化加氢单元1中，从而使有机液态氢载体达到循环使用的目的。氧气同经催化脱氢单元3脱氢反应释放的氢气进入燃料电池电堆4进行发电并产生热能。一方面燃料电池电堆4产生的电能通过逆变器为家庭照明设备、冰箱、空调等提供电力；另一方面燃料电池电堆4产生的热能进入热交换器将水转变为热水储存在热水箱里，用于浴室、厨房等用热水设备。本技术的热电联供系统利用新型储氢材料实现氢气的储存和释放，储氢量大、储氢密度高；氢载体储存、运输和维护安全方便，储氢设备简便，尤其适合于长距离氢能输送；加氢脱氢反应高度可逆，储氢剂可反复循环使用；常温常压下使用更安全。具体地，所述催化加氢单元1包括催化加氢反应器11、第一加热装置12、第一温控装置13、第一冷凝装置14；所述第一加热装置12用于为所述催化加氢反应器11加热提供反应热能；所述第一温控装置13用于控制第一加热装置12的加热功率进而控制所述催化加氢反应器11内反应温度，所述第一冷凝装置14用于冷却所述催化加氢反应器11内生成的产物。催化加氢反应器11可以采用固定床反应器，第一加热装置12可以采用三段式电加热炉进行加热。第一冷凝装置14可以采用列管式换热器。所述催化脱氢单元3包括催化脱氢反应器31、第二加热装置32、第二温控装置33、第二冷凝装置34；所述第二加热装置32用于为所述催化脱氢反应器31加热提供反应热能；所述第二温控装置33用于控制第二加热装置32的加热功率进而控制所述催化脱氢反应器31内反应温度，所述第二冷凝装置34用于冷却所述催化脱氢反应器31内生成的产物。催化脱氢反应器31可以采用固定床反应器，第二加热装置32可以采用三段式电加热炉进行加热。第二冷凝装置34可以采用列管式换热器。例如，向催化加氢反应器11中加入苯、非晶体镍催化剂，通入5~7MPa的高压氢气，同时利用第一加热装置12给催化加氢反应器11加热，利用第一温控装置13控制反应温度130~180℃，反应6h后停止加热，将生成的气态产物及原料混合物通入到第一冷凝装置14中冷却初步分离出气体氢气和含有机液态氢载体环己烷的液态混合物，再将液态混合物送入储存罐2中储存。需要对家用设备进行供电供热时，将储存罐2中储存的含有机液体氢载体环己烷的液态混合物输送到催化脱氢反应器31中，加入镍基脱氢催化剂，利用第二加热装置32给催化脱氢反应器31加热，利用第二温控装置33控制反应温度350~550℃，反应6h后停止加热，将生成的氢气及有机液体储氢剂苯的混合物通入到第二冷凝装置34中冷却初步分离出气体氢气和有机液体储氢剂苯，再将有机液体储氢剂苯利用物料循本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于液态储氢的热电联供系统，其特征在于，包括依次相连通的催化加氢单元、储存罐、催化脱氢单元和燃料电池电堆，还包括物料循环利用装置；所述催化加氢单元用于氢气与有机液体储氢剂反应；所述储存罐用于储存所述催化加氢单元制备出的有机液体氢载体；所述催化脱氢单元用于将所述有机液体氢载体中的氢经催化脱氢反应释放出氢气；所述燃料电池电堆用于将所述催化脱氢单元释放出的氢气进行燃料电池反应，产生电能和热能；所述物料循环利用装置用于将所述催化脱氢单元中的有机液体氢载体输送至所述催化加氢单元中。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于液态储氢的热电联供系统，其特征在于，包括依次相连通的催化加氢单元、储存罐、催化脱氢单元和燃料电池电堆，还包括物料循环利用装置；所述催化加氢单元用于氢气与有机液体储氢剂反应；所述储存罐用于储存所述催化加氢单元制备出的有机液体氢载体；所述催化脱氢单元用于将所述有机液体氢载体中的氢经催化脱氢反应释放出氢气；所述燃料电池电堆用于将所述催化脱氢单元释放出的氢气进行燃料电池反应，产生电能和热能；所述物料循环利用装置用于将所述催化脱氢单元中的有机液体氢载体输送至所述催化加氢单元中。


2.如权利要求1所述的一种基于液态储氢的热电联供系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：于蓬，柳浩，魏添，郑金凤，薛彬，
申请(专利权)人：山东明宇新能源技术有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37