一种储氢加压系统和方法技术方案

本发明专利技术实施例提出了一种储氢加压系统和方法，其中加压系统包括：储放氢本体、换热输氢组件和加热组件；其中换热输氢组件内部包含换热介质且储放氢本体包裹在换热介质中，其中储放氢本体内部包含储氢材料，而加热组件可对换热输氢组件内的换热介质进行加热。本发明专利技术通过收集储放氢本体在储氢过程中释放的热量，并在放氢阶段对储放氢本体加热，实现了储氢反应放热和放氢加热热量的连续转化利用；此外在储放氢本体的放氢阶段，利用换热输氢组件内换热介质的气化升压对储放氢本体释放的氢气进行输送，节省了氢气传输能耗。节省了氢气传输能耗。节省了氢气传输能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种储氢加压系统和方法


[0001]本专利技术涉及储氢
，尤其涉及一种储氢加压系统和方法。

技术介绍

[0002]氢气的储存和运输是当前氢能产业链的一个瓶颈问题。为了提升氢气存储和运输过程的安全性，如何储氢成为了一个热门的研究方向，利用储氢材料在吸收氢气后可以实现氢气的稳定储存，避免了氢气作为易燃、易爆化学品在存储和运输中的安全隐患。然而，液氢存储则有绝热损耗，造成浪费和安全隐患，虽然利用固体或有机物液体等储氢材料可实现氢气大规模、长周期的存储并可在常温常压下存放且安全性高，但利用如固体储氢材料进行储氢或放氢的过程中能耗高，储氢经济性较差。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本专利技术的目的在于提出一种储氢加压系统和方法，实现了储放氢循环过程中储氢反应放热和放氢加热热量的连续转化利用，提高了储放氢过程的整体能效水平并降低了氢能储输成本；利用换热输氢组件内换热介质的气化升压对储放氢本体释放的氢气进行输送，节省了氢气传输能耗。
[0005]为达到上述目的，本专利技术实施例提出了一种储氢加压系统，包括：
[0006]储放氢本体，其内部包含储氢材料；
[0007]换热输氢组件，其内部包含换热介质且所述储放氢本体包裹在所述换热介质中；和
[0008]加热组件，其对所述换热输氢组件内的所述换热介质加热。
[0009]在一些实施例中，加压系统还包括外部换热器，其用于与所述换热介质在所述换热输氢组件的外部进行热交换。
[0010]在一些实施例中，加压系统还包括电解制氢组件，其用于电解水且产生的氢气和氧气分别通入所述储放氢本体和所述加热设备。
[0011]在一些实施例中，加压系统还包括储氧组件，其一端连接所述加热组件，另一端连接所述电解制氢组件的氧气出口处和/或供氧设备。
[0012]在一些实施例中，所述换热输氢组件包括从下到上依次连接并相通的加热段、运输段和分离段；其中所述加热段、所述运输段和所述分离段内均包含所述换热介质；所述换热输氢组件对所述加热段内的所述换热介质加热。
[0013]在一些实施例中，所述储放氢本体设置在所述加热段内，其包含集取器和设于所述集取器上的第一氢气出口；所述第一氢气出口位于所述加热段内或所述运输段的底部。
[0014]在一些实施例中，所述外部换热器包括换热本体以及连接在所述换热本体的所述换热介质输入端和输出端的第一管道和第二管道；所述第一管道连接所述分离段或所述运输段的顶部；所述第二管道连接所述加热段。
[0015]在一些实施例中，所述分离段的顶部设有第二氢气出口。
[0016]在一些实施例中，所述第一氢气出口处设止逆阀，用于防止所述换热介质回流。
[0017]在一些实施例中，所述第一管道和所述第二管道上均设有阀门。
[0018]本专利技术实施例提出了一种储氢加压方法，包括如下步骤：
[0019]组装上述任一实施例中的所述的加压系统；
[0020]对换热介质加热至150℃以上后向集取器内输送氢压1MPa以上的氢气并使所述加热组件停止工作，储氢材料发生储氢反应且在任意时刻的一定温度下，氢压不低于P
eq
；
[0021]lnP
eq
＝
‑
ΔH/RT+ΔS/R
[0022]其中ΔH为反应焓变，单位为kJ/mol；ΔS为反应熵变，单位为kJ/mol/K；其中ΔH和ΔS均为储氢材料有关的常数；R为理想气体常数，单位为kJ/mol/K；T为温度，单位为K；
[0023]加热段内的所述换热介质气化膨胀并打开第一氢气出口，所述储氢材料发生放氢反应,氢气与气化的所述换热介质流动至分离段，气化的所述换热介质液化并与氢气分离后回流至所述加热段；其中放氢反应时在任意时刻的一定温度下，氢压不高于所述P
eq
；
[0024]通过第二氢气出口收集分离后的氢气。
[0025]在一些实施例中，所述储氢材料为镁基复合储氢材料在氢压5
‑
8MPa，120
‑
300℃条件下发生储氢反应或放氢反应。
[0026]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0027]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0028]图1是本专利技术一实施例提出的储氢加压系统的结构示意图。
[0029]图2是本专利技术又一实施例提出的储氢加压系统的结构示意图。
[0030]图3是本专利技术另一实施例提出的储氢加压系统的结构示意图。
[0031]图4是本专利技术另一实施例提出的储氢加压系统的结构示意图。
[0032]附图标记：
[0033]储氢加压系统100；
[0034]储放氢本体1；集取器11；第一氢气出口12；
[0035]换热输氢组件2；加热段21；运输段22；分离段23；第二氢气出口24；隔断板25
[0036]加热组件3；
[0037]外部换热器4；换热本体41；第一管道42；第二管道43；
[0038]电解制氢组件5；
[0039]储氧组件6。
具体实施方式
[0040]为使本专利技术的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照实施例，对本专利技术进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他技术方案，都属于本发
明保护的范围。
[0041]本专利技术的目的在于提出一种储氢加压系统100，通过收集储放氢本体1在储氢过程中释放的热量，并在放氢阶段对储放氢本体1加热，实现了储放氢循环过程中，储氢反应放热和放氢加热热量的连续转化利用，提高了储放氢过程的整体能效水平并降低了氢能储输成本；此外在储放氢本体1的放氢阶段，利用换热输氢组件2内换热介质的气化升压对储放氢本体1释放的氢气进行输送，节省了氢气传输能耗，减少了昂贵了氢气压缩设备投资，且可利用换热介质对氢气进行预热实现加压存储。
[0042]为达到上述目的，本专利技术实施例提出了一种储氢加压系统100，包括：储放氢本体1、换热输氢组件2和加热组件3；其中换热输氢组件2内部包含换热介质且储放氢本体1包裹在换热介质中，其中储放氢本体1内部包含储氢材料，而加热组件3可对换热输氢组件2内的换热介质进行加热。
[0043]示例性的，储氢材料的粒径可以为0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm或为其间的任意范围。其中，当储氢材料的粒径过低时(例如低于0.5μm)，气固分离较为困难，会造成系统储放氢反应效率降低和投资增加；当储氢材料的粒径过高时(例如高于10μm)，储氢材料与气流的有效分离。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储氢加压系统，其特征在于，包括：储放氢本体，其内部包含储氢材料；其中所述储氢材料为粒径为0.5
‑
10μm；换热输氢组件，其内部包含换热介质且所述储放氢本体包裹在所述换热介质中；和加热组件，其对所述换热输氢组件内的所述换热介质加热。2.根据权利要求1所述的加压系统，其特征在于，还包括外部换热器，其用于与所述换热介质在所述换热输氢组件的外部进行热交换。3.根据权利要求1或2所述的加压系统，其特征在于，还包括电解制氢组件，其用于电解水且产生的氢气和氧气分别通入所述储放氢本体和所述加热设备。4.根据权利要求3所述的加压系统，其特征在于，还包括储氧组件，其一端连接所述加热组件，另一端连接所述电解制氢组件的氧气出口处和/或供氧设备。5.根据权利要求2所述的加压系统，其特征在于，所述换热输氢组件包括从下到上依次连接并相通的加热段、运输段和分离段；其中所述加热段、所述运输段和所述分离段内均包含所述换热介质；所述换热输氢组件对所述加热段内的所述换热介质加热。6.根据权利要求5所述的加压系统，其特征在于，所述储放氢本体设置在所述加热段内，其包含集取器和设于所述集取器上的第一氢气出口；所述第一氢气出口位于所述加热段内或或所述运输段的底部；所述第一氢气出口处设止逆阀，用于防止所述换热介质回流。7.根据权利要求5或6所述的加压系统，其特征在于，所述外部换热器包括换热本体以及连接在所述换热本体的所述换热介质输入端和输出端的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张畅，郭海礁，王金意，徐显明，潘龙，
申请(专利权)人：四川华能氢能科技有限公司华能集团技术创新中心有限公司四川华能太平驿水电有限责任公司四川华能宝兴河水电有限责任公司四川华能嘉陵江水电有限责任公司四川华能东西关水电股份有限公司四川华能康定水电有限责任公司四川华能涪江水电有限责任公司华能明台电力有限责任公司，
类型：发明
国别省市：