本发明专利技术涉及一种基于正仲氢转化的常温蓄冷装置、蓄冷方法及取冷方法，该蓄冷装置包括常温储罐、能量转化模块、电能转储系统、真空绝热冷箱、预冷换热器和外换热器，预冷换热器和外换热器设置于真空绝热冷箱中；能量转化模块一侧与常温储罐连通，另一侧与预冷换热器的一侧连通，预冷换热器的另一侧连通外换热器的一侧，氢通过常温储罐、能量转化模块、预冷换热器和外换热器实现循环流通；预冷换热器与外换热器之间形成氢催化路，氢在氢催化路进行正仲转化，外换热器的另一侧设置外介质路，外介质路用于提供吸收氢转化热量或冷量的低温外介质。本发明专利技术可以在完成蓄冷后，长期存储在常温环境中。中。中。
【技术实现步骤摘要】
一种基于正仲氢转化的常温蓄冷装置、蓄冷方法及取冷方法
[0001]本专利技术属于氢能应用
，具体涉及一种基于正仲氢转化的常温蓄冷装置、蓄冷方法及取冷方法。
技术介绍
[0002]当前，传统蓄冷装置，都是将冷量存储在蓄冷介质中，此时介质处于低温状态，由于不可避免的漏热，蓄冷介质会被环境加热，不能长期存储。
[0003]氢分子是由两个氢气原子构成，由于两个氢原子核自旋方向的不同，存在着正、仲两种状态的氢。正氢的原子核自旋方向相同，仲氢的原子核自旋方向相反。正、仲态的平衡氢组成与温度有关，不同温度下平衡氢的正、仲态浓度比例不同。在常温时，平衡氢是含75％正氢和25％仲氢的混合物，称为正常氢或标准氢；温度降低，仲氢所占的百分率增加。如在液氮的标准沸点时，仲氢含量约47%，在液氢的标准沸点时，仲氢含量可达99.8%。氢气的正仲态的自发转化非常缓慢，氢的正
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仲转化是放热反应，标准氢完全转化成仲氢放出的热量超过气化潜热（447kJ/kg）。因此，利用氢的正仲催化转化可以实现可控吸放热过程，进而形成一个较长期的蓄冷装置。
[0004]CN111992142A公开了一种用于正仲氢等温转化反应的装置，包括：储罐和转化器；储罐内装有低温介质，为正仲氢转化过程提供恒温的低温环境；同时储罐的顶部分别设有加注管、排气管、氢气进管及氢气出管；转化器通过氢气进管及氢气出管吊装在储罐的底部，并浸入到储罐内的液态的低温介质中。该专利技术能应用在液氮温区以及其它需要正仲氢等温转化的温区，使流动氢气或液氢能够发生正仲氢等温转化反应，达到或接近该温度下平衡氢状态，同时能够满足流动氢气或液氢在正仲态转化过程产生的热量交换传递需求。但是，该装置中低温介质与转化材料设置在一个容器内，导致转化器整体体积庞大，不利于具体的实施过程；而且换热面积不足，换热不充分，不能实现真正的正仲氢催化转化，更无法以此作为蓄冷装置。
[0005]因此，如何获得一种通过高效、紧凑、节能且长期可用的基于正仲氢转化实现蓄冷的装置是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0006]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于正仲氢转化的常温蓄冷装置、蓄冷方法及取冷方法，可以实现在常温环境中长期蓄冷，且在取冷方面同样方便、高效。
[0007]第一方面，本专利技术提供一种基于正仲氢转化的常温蓄冷装置，包括常温储罐、能量转化模块、电能转储系统、真空绝热冷箱、预冷换热器和外换热器，所述预冷换热器和所述外换热器设置于所述真空绝热冷箱中；所述能量转化模块一侧与所述常温储罐连通，另一侧与所述预冷换热器的一侧连通，所述预冷换热器的另一侧连通所述外换热器的一侧，氢通过所述常温储罐、所述能量转
化模块、所述预冷换热器和所述外换热器实现循环流通；所述电能转储系统用于为所述能量转化模块提供或储存能量；所述预冷换热器与所述外换热器之间形成氢催化路，氢在所述氢催化路进行正仲转化，所述外换热器的另一侧设置外介质路，所述外介质路用于提供吸收氢转化热量或冷量的低温外介质。
[0008]常温储罐分区进行氢的释放和存储，之后低温下进行正仲转化，复温后进行储存，利用氢的正仲催化转化可以实现可控吸放热过程。仲氢向正氢的转化在没有催化剂的条件下极为缓慢，因此，常温的仲氢储存进而形成一个较长期的蓄冷装置。
[0009]本专利技术的蓄冷装置结构紧凑，正仲转化效率高，能量实现高效循环利用，完成蓄冷后，会将正氢转化为仲氢，并能长期存储在常温环境中。需要取冷时，高温储罐的仲氢返回到氢催化路进行仲氢到正氢的转化，释放冷量，取冷方便、高效。
[0010]进一步的，所述氢催化路中填充催化材料，所述催化材料为颗粒度均匀的球状，所述氢催化路与所述预冷换热器和所述外换热器的接口处分别设有过滤器，所述过滤器的孔径为所述催化材料平均直径的30~50%。
[0011]在氢催化路的接口处设置过滤器，并且对过滤器的尺寸进行限定，能避免在氢循环流动进行正仲、仲正转化时催化材料被带出换热器，保证氢催化路中催化材料的含量，稳定正仲转化效率。
[0012]进一步的，所述外介质路设有对外接口，所述对外接口包括分别与所述外介质路两侧连接的第一对外接口和第二对外接口，所述第一对外接口用于在蓄冷阶段释放低温外介质，以及在取冷阶段提供低温外介质，所述第二对外接口用于在蓄冷阶段提供低温外介质，以及在取冷阶段释放低温外介质。
[0013]进一步的，所述常温储罐包括第一常温储罐和第二常温储罐，所述第一常温储罐用于储存正氢向仲氢转化前以及仲氢向正氢转化后的氢气，所述第二常温储罐用于储存正氢向仲氢转化后以及仲氢向正氢转化前的氢气。
[0014]设置两个常温储罐，分别储存、释放，获得稳定的转化进出口浓度，有利于冷量稳定吸收和可控放出。
[0015]进一步的，所述能量转化模块包括第一能量转化模块和第二能量转化模块，所述第一能量转化模块一侧连通所述第一常温储罐，另一侧连通所述预冷换热器，所述第二能量转化模块一侧连通所述第二常温储罐，另一侧连通所述预冷换热器；所述第一能量转化模块用于在蓄冷阶段将氢压力能转化为电能并存储在所述电能转储系统以及在取冷阶段提升转化后的氢压，所述第二能量转化模块用于在蓄冷阶段提升转化后的氢压以及在取冷阶段将氢压力能转化为电能并存储在所述电能转储系统。
[0016]蓄冷阶段，第一常温储罐充满高压标准氢气，第二常温储罐充满常压标准氢气，在压力作用下氢气自第一常温储罐流向第一能量转化模块方向，并且将压力能转化为电能存储在电能转储系统，在经过正仲转化后的氢回到第二能量转化模块后进行升压，之后进入第二常温储罐，第二常温储罐内的仲氢含量越来越高，压力也越来越高。
[0017]取冷阶段，在压力作用下氢气在压力作用下氢气自第二常温储罐流向第二能量转化模块方向，并且将压力能转化为电能存储在电能转储系统，在经过仲正转化后的氢回到第一能量转化模块后进行升压，之后进入第一常温储罐，第一常温储罐内的正氢含量越来
越高，压力也越来越高。
[0018]进一步的，所述能量转化模块包括转化模块接口、压缩机、膨胀机和电能管理模块，所述压缩机和所述膨胀机并联连接；所述转化模块接口分别与所述压缩机和所述膨胀机连接，所述电能管理模块用于控制所述压缩机和所述膨胀机的功率。
[0019]进一步的，所述能量转化模块还包括压缩机入口阀、压缩机出口阀、膨胀机入口阀和膨胀机出口阀，所述转化模块接口包括转化模块第一接口和转化模块第二接口，所述转化模块第一接口分别与所述压缩机入口阀和所述膨胀机出口阀相连通，所述转化模块第二接口分别与所述压缩机出口阀和所述膨胀机入口阀相连通。
[0020]能量转化模块中设置压缩机、膨胀机和电能管理模块，则能实现压力能的储存和使用，提升能量使用效率，避免因能量不可逆而产生损失。
[0021]第二方面，本专利技术提供一种采用上述基于正仲氢转化的常温蓄冷装置的蓄冷方法，包括如下步骤：低温外介质进入外介质路，将冷量通过外换热器传递给氢催化路；从常本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于正仲氢转化的常温蓄冷装置，其特征在于，包括常温储罐（1）、能量转化模块（2）、电能转储系统（4）、真空绝热冷箱（5）、预冷换热器（6）和外换热器（7），所述预冷换热器（6）和所述外换热器（7）设置于所述真空绝热冷箱（5）中；所述能量转化模块（2）一侧与所述常温储罐（1）连通，另一侧与所述预冷换热器（6）的一侧连通，所述预冷换热器（6）的另一侧连通所述外换热器（7）的一侧，氢通过所述常温储罐（1）、所述能量转化模块（2）、所述预冷换热器（6）和所述外换热器（7）实现循环流通；所述电能转储系统（4）用于为所述能量转化模块（2）提供或储存能量；所述预冷换热器（6）与所述外换热器（7）之间形成氢催化路，氢在所述氢催化路进行正仲转化，所述外换热器（7）的另一侧设置外介质路，所述外介质路用于提供吸收氢转化热量或冷量的低温外介质。2.如权利要求1所述的常温蓄冷装置，其特征在于，所述氢催化路中填充催化材料，所述催化材料为颗粒度均匀的球状，所述氢催化路与所述预冷换热器（6）和所述外换热器（7）的接口处分别设有过滤器，所述过滤器的孔径为所述催化材料平均直径的30~50%。3.如权利要求1所述的常温蓄冷装置，其特征在于，所述外介质路设有对外接口（3），所述对外接口（3）包括分别与所述外介质路两侧连接的第一对外接口（31）和第二对外接口（32），所述第一对外接口（31）用于在蓄冷阶段释放低温外介质，以及在取冷阶段提供低温外介质，所述第二对外接口（32）用于在蓄冷阶段提供低温外介质，以及在取冷阶段释放低温外介质。4.如权利要求1所述的常温蓄冷装置，其特征在于，所述常温储罐（1）包括第一常温储罐（11）和第二常温储罐（12），所述第一常温储罐（11）用于储存正氢向仲氢转化前以及仲氢向正氢转化后的氢气，所述第二常温储罐（12）用于储存正氢向仲氢转化后以及仲氢向正氢转化前的氢气。5.如权利要求4所述的常温蓄冷装置，其特征在于，所述能量转化模块（2）包括第一能量转化模块（21）和第二能量转化模块（22），所述第一能量转化模块（21）一侧连通所述第一常温储罐（11），另一侧连通所述预冷换热器（6），所述第二能量转化模块（22）一侧连通所述第二常温储罐（12），另一侧连通所述预冷换热器（6）；其中，所述第一能量转化模块（21）用于在蓄冷阶段将氢压力能转化为电能并存储在所述电能转储系统（4）以及在取冷阶段提升转化后的氢压，所述第二能量转化模块（22）用于在蓄冷阶段提升转化后的氢压以及在取冷阶段将氢压力能转化为电能并存储在所述电能转储系统（4）。6.如权利要求1
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5任一所述的常温蓄冷装置，其特征在于，所述能量转化模块（2）包括转化模块接口（210）、压缩机（220）、膨胀机（230）和电能管理模块（280），所述压缩机（220）和所述膨胀机（230）并联连接；所述转化模块接口（210）分别与所述压缩机（220）和所述膨胀机（230）连接，所述电...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙耕，
申请(专利权)人：北京大臻科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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