氢气液化装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及液态氢制造的技术领域，公开了一种氢气液化装置。氢气液化装置包括预冷结构、斯特林循环结构和至少一个制冷循环结构；预冷结构设第一氢通道、第一预冷通道和第二预冷通道，第二预冷通道注入预冷剂；制冷循环结构包括制冷换热器、压缩机、冷却器和膨胀阀，制冷换热器设第二氢通道和第一制冷通道，第二氢通道与第一氢通道连接，第一制冷通道的出口端、压缩机和冷却器依序连接，第一制冷通道的入口端通过膨胀阀与第一预冷通道的出口端连接，冷却器的出口端与第一预冷通道连接，制冷循环结构注入制冷剂；斯特林循环结构设第三氢通道，与第二氢通道连接。能够更为经济高效地将氢气转化为液态氢，从而能够更为有效地运输和存储氢气。和存储氢气。和存储氢气。

【技术实现步骤摘要】
氢气液化装置


[0001]本专利技术涉及液态氢制造的
，尤其涉及一种氢气液化装置。

技术介绍

[0002]氢被认为是最好的能量载体之一，被众多国家选择作为最佳和最终的能源供应形式，而且氢分别作为能源载体和工艺气体的直接和间接应用将使我们能够抑制CO2排放。
[0003]在目前的现状中，氢可以在全球范围内大规模有效地应用，但仍然存在一些技术障碍和应用氢的经济可行性瓶颈，主要的问题之一是无法有效地运输和储存氢气。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种氢气液化装置，旨在解决无法有效地运输和储存氢气的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种氢气液化装置，用于将氢气转换成液氢，所述氢气液化装置包括预冷结构、斯特林循环结构和至少一个制冷循环结构；
[0006]所述预冷结构设有第一氢通道、第一预冷通道和第二预冷通道，所述第二预冷通道内注入预冷剂；
[0007]所述制冷循环结构包括制冷换热器、压缩机、冷却器和膨胀阀，所述制冷换热器设有第二氢通道和第一制冷通道，所述第二氢通道与所述第一氢通道连接，所述第一制冷通道的出口端、压缩机和冷却器依序连接，所述第一制冷通道的入口端通过所述膨胀阀与所述第一预冷通道的出口端连接，所述冷却器的出口端与所述第一预冷通道的入口端连接，形成循环回路，所述循环回路内设置制冷剂；
[0008]所述斯特林循环结构设有第三氢通道，所述第三氢通道与所述第二氢通道连接；
[0009]所述氢气从所述第一氢通道输入，依次经过第二氢通道和第三氢通道后转换成所述液氢。
[0010]可选的，在一实施方式中，所述氢气液化装置包括四个制冷循环结构，所述制冷换热器还包括第二制冷通道；
[0011]对于第一个所述制冷循环结构：所述第一制冷通道的入口端通过所述膨胀阀与所述第一预冷通道的出口端连接，所述冷却器的出口端与所述第一预冷通道的入口端连接，形成循环回路；
[0012]对于第二个所述制冷循环结构：所述第一制冷通道的入口端通过所述膨胀阀与第一个所述制冷循环结构的第二制冷通道的出口端连接，所述冷却器的出口端与第一个所述制冷循环结构的第二制冷通道的入口端连接，形成循环回路；
[0013]第三个所述制冷循环结构和第四个所述制冷循环结构的连接方式与第二个所述制冷循环结构的连接方式同理；
[0014]所述氢气从所述预冷结构输入并预冷之后，经过四个制冷换热器的制冷，再通过所述斯特林循环结构转换成所述液氢。
[0015]可选的，在一实施方式中，所述预冷结构包括预冷换热器，所述第一氢通道、所述第一预冷通道和所述第二预冷通道设置于所述预冷换热器中。
[0016]可选的，在一实施方式中，所述氢气液化装置还包括制冷箱，所述制冷箱用于提供低温环境，所述制冷循环结构和所述斯特林循环结构设置于所述制冷箱内。
[0017]可选的，在一实施方式中，所述制冷箱包括第一制冷箱和第二制冷箱，所述制冷循环结构设置于所述第一制冷箱内，所述斯特林循环结构设置于所述第二制冷箱内。
[0018]可选的，在一实施方式中，所述第一制冷箱内的温度为120K
‑
140K，所述第二制冷箱内的温度为70K
‑
90K。
[0019]可选的，在一实施方式中，所述氢气液化装置还包括反应器，所述反应器用于将所述液氢在正位氢和仲位氢之间转化，所述反应器与所述斯特林循环结构的输出端连接。
[0020]可选的，在一实施方式中，所述反应器包括第四氢通道、第四制冷通道、翅片和催化剂，所述翅片设置于所述第四氢通道和/或所述第四制冷通道中，所述翅片通过钎焊的方式焊接于所述第四氢通道和/或所述第四制冷通道的内壁，所述催化剂设置于所述第四氢通道的翅片上。
[0021]可选的，在一实施方式中，可选的，在一实施方式中，所述制冷剂包括甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷和氮气中的一种或多种。
[0022]可选的，在一实施方式中，所述制冷剂包括甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷和氮气中的至少两种；
[0023]每个所述制冷循环结构中的制冷剂的物质相同，每种物质的摩尔分数不同。
[0024]本专利技术提供的技术方案中，氢气的液化需要对氢气进行降温，先通过预冷结构的预冷剂对氢气进行预冷降温，从环境温度预冷到预设温度，之后再进入到制冷循环结构，通过一个或多个制冷循环结构进一步制冷，最后再通过斯特林循环结构将氢气完全液化，得到液氢。通过预冷结构可以降低氢气与循环制冷剂之间的温差，从而减少发生在制冷换热器中的强不可逆热传递过程的损失；其次在氢气液化到液氢的过程中，制冷剂可以在预冷结构和制冷循环结构之间循环使用，因为是逐级对氢气进行降温制冷，所以越后面的制冷剂的温度会越低，因此制冷剂经过在某一制冷循环结构的制冷换热器中吸收了氢气释放的热量使得温度升高，可以循环到上一个制冷循环结构的制冷换热器中再次利用，帮助对其中的氢气进行制冷，再通过膨胀阀降温后回到当前的制冷换热器中，同理，第一个制冷循环结构中的制冷剂也可以循环到预冷结构中帮助对氢气进行预冷，进而可以大大提高制冷剂的利用率和对氢气的降温制冷的效率，还可以降低氢气液化装置制造和使用的成本。
附图说明
[0025]一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
[0026]图1为本专利技术氢气液化装置的一个实施例的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术制冷箱的一个实施例的结构示意图；
[0028]图3为本专利技术反应器的一个实施例的结构示意图。
[0029]其中，100、氢气液化装置；110、预冷结构；111、预冷换热器；112、第一氢通道；113、
第一预冷通道；114、第二预冷通道；120、制冷循环结构；121、制冷换热器；122、第二氢通道；123、第一制冷通道；124、第二制冷通道；125、压缩机；126、冷却器；127、膨胀阀；130、斯特林循环结构；131、液化换热器；132、第三氢通道；133、第三制冷通道；134、斯特林循环；140、制冷箱；141、第一制冷箱；142、第二制冷箱；150、反应器；151、第四氢通道；152、第四制冷通道；153、翅片；154、催化剂；160、预冷剂；170、制冷剂。
具体实施方式
[0030]为了便于理解本专利技术，下面结合附图和具体实施例，对本专利技术进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢气液化装置，用于将氢气转换成液氢，其特征在于，所述氢气液化装置包括预冷结构、斯特林循环结构和至少一个制冷循环结构；所述预冷结构设有第一氢通道、第一预冷通道和第二预冷通道，所述第二预冷通道内注入预冷剂；所述制冷循环结构包括制冷换热器、压缩机、冷却器和膨胀阀，所述制冷换热器设有第二氢通道和第一制冷通道，所述第二氢通道与所述第一氢通道连接，所述第一制冷通道的出口端、压缩机和冷却器依序连接，所述第一制冷通道的入口端通过所述膨胀阀与所述第一预冷通道的出口端连接，所述冷却器的出口端与所述第一预冷通道的入口端连接，形成循环回路，所述循环回路内设置制冷剂；所述斯特林循环结构设有第三氢通道，所述第三氢通道与所述第二氢通道连接；所述氢气从所述第一氢通道输入，依次经过第二氢通道和第三氢通道后转换成所述液氢。2.根据权利要求1所述的氢气液化装置，其特征在于，所述氢气液化装置包括四个制冷循环结构，所述制冷换热器还包括第二制冷通道；对于第一个所述制冷循环结构：所述第一制冷通道的入口端通过所述膨胀阀与所述第一预冷通道的出口端连接，所述冷却器的出口端与所述第一预冷通道的入口端连接，形成循环回路；对于第二个所述制冷循环结构：所述第一制冷通道的入口端通过所述膨胀阀与第一个所述制冷循环结构的第二制冷通道的出口端连接，所述冷却器的出口端与第一个所述制冷循环结构的第二制冷通道的入口端连接，形成循环回路；第三个所述制冷循环结构和第四个所述制冷循环结构的连接方式与第二个所述制冷循环结构的连接方式同理；所述氢气从所述预冷结构输入并预冷之后，经过四个制冷换热器的制冷，再通过所述斯特林循环结构转换成所述液氢。3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王户贵，王德军，潘磊，张春荣，卓璇，
申请(专利权)人：北京中电丰业技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：