一种固体氧化物电解池产氢气的热回收系统技术方案

本发明专利技术公开了一种固体氧化物电解池产氢气的热回收系统，包括储水罐、太阳能电池板、低温金属储氢罐、蒸发器、高温金属储氢罐、换热器、固体氧化物电解池、分离器和反应器；储水罐的水依次通过太阳能电池板、低温金属储氢罐、蒸发器、高温金属储氢罐和换热器多级热交换后，到达工作温度的水蒸气进入固体氧化物电解池中，电化学反应后生成的氢气和未利用完的水蒸气由固体氧化物电解池阴极产物出口流出，先通过换热器与待反应的水蒸气换热，再进入分离器，分离器其中一个氢气出口I与低温金属储氢罐和高温金属储氢罐连接，储氢罐储氢过程中的放热对水进行加热，分离器另一个氢气出口II与反应器连接，氢气在反应器中与二氧化碳生成甲烷，产甲烷的反应热输送至蒸发器对水进行加热，分离器水蒸气出口与储水罐连接。分离器水蒸气出口与储水罐连接。分离器水蒸气出口与储水罐连接。

【技术实现步骤摘要】
一种固体氧化物电解池产氢气的热回收系统


[0001]本专利技术涉及一种固体氧化物电解池产氢气的热回收系统。

技术介绍

[0002]化石燃料能源消耗产生的二氧化碳排放带来了诸如气候变暖、冰川融化等气候灾害，使缓解气候变化成为我们这个时代面临的最大挑战之一。为了应对这种挑战，风能和太阳能等可再生能源替代化石燃料是一个很有前景的解决方案。然而，由于这些能源具有随机性、间歇性、波动性及反调峰性等性质，且当这些能源所转换的电能超过电网容量的20～30％时会导致电网不稳定，使可再生能源与电网的结合对电网的稳定运行带来严重影响。因此，可再生能源的充分利用需要进一步开发能源转换和能源存储技术。水电解技术的应用将使我们能够克服这些限制，使可再生能源以燃料和化学品的形式储存。但由于氢气的存储较为困难，若将水电解产生的氢气与二氧化碳反应生成甲醇，既能够减少碳排放，促进碳中和以及碳达峰的实现，又能够使氢气转化为更容易存放运输的甲醇。
[0003]目前水电解技术包括质子膜电解、碱性电解、固体氧化物电解池电解，其中固体氧化物电解池的电解效率最高，但由于其工作温度要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物电解池产氢气的热回收系统，其特征在于：包括储水罐(1)、太阳能电池板(3)、低温金属储氢罐(5)、蒸发器(7)、高温金属储氢罐(9)、换热器(11)、固体氧化物电解池(13)、分离器(14)和反应器(19)；储水罐(1)的水依次通过太阳能电池板(3)、低温金属储氢罐(5)、蒸发器(7)、高温金属储氢罐(9)和换热器(11)多级热交换后，到达工作温度的水蒸气进入固体氧化物电解池(13)中，电化学反应后生成的氢气和未利用完的水蒸气由固体氧化物电解池(13)阴极产物出口流出，先通过换热器(11)与待反应的水蒸气换热，再进入分离器(14)，分离器其中一个氢气出口I(18)与低温金属储氢罐(5)和高温金属储氢罐(9)连接，储氢罐储氢过程中的放热对水进行加热，分离器(14)另一个氢气出口II(17)与反应器(19)连接，氢气在反应器(19)中与二氧化碳生成甲烷，产甲烷的反应热输送至蒸发器(7)对水进行加热，分离器(14)水蒸气出口(16)与储水罐(1)连接。2.根据权利要求1所述的固体氧化物电解池产氢气的热回收系统，其特征在于：所述低温金属储氢罐(5)包括换热腔体I(60)以及氢气汇流室I(25)，所述换热腔体I(60)内设有多个平行设置的隔板I(23)，换热腔体I(60)上还设有液态水入口(21)和液态水出口(26)，多个平行设置的隔板I(23)在换热腔体I(60)内形成折流流道；氢气汇流室I(25)上设有氢气入口I(24)，氢气汇流室I(25)与多个金属储氢微管(22)连通，多个金属储氢微管22贯穿整个换热腔体I(60)，金属储氢微管(22)内填充有低温储氢材料。3.根据权利要求2所述的固体氧化物电解池产氢气的热回收系统，其特征在于：所述金属储氢微管(22)为夹层式套管，包括外管(27)和一端封闭的内管(29)，内管(29)为传质圆管，内管(29)外侧壁沿纵向设有多个通孔(62)，在内管(29)和外管(27)之间的空腔(28)中填充有低温储氢材料。4.根据权利要求1所述的固体氧化物电解池产氢气的热回收系统，其特征在于：所述高温金属储氢罐包括换热腔体II(66)以及氢气汇流室II(33)，所述换热腔体II(66)内设有多个平行设置的隔板II(34)，换热腔体II(66)上还设有水蒸气入口(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔为，董竣豪，张嫚，杨宗明，于子冬，阿莱克西，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：