一种基于储氢余热回收的冷热电三联产系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于储氢余热回收的冷热电三联产系统，包括第一级压缩机以及热电发电装置，热电发电装置的内部分别设有热介质通道、冷介质通道以及位于热介质通道与冷介质通道之间的热电模块；其中，第一级压缩机的高温氢气出口接入热介质通道的热介质输入端口，并通过热介质通道的出口将经热电降温处理后的氢气输送至换热器；冷介质通道的冷介质输入端口与冷却介质供应单元连接，同时冷介质通道的出口接入冷介质回收单元中；热电模块在热介质和冷介质所形成的温差作用下产生可储存的电能，换热器对接收到的氢气进行换热降温处理；本发明专利技术实现了冷却、发电以及热供应三联产的储氢余热回收效果。氢余热回收效果。氢余热回收效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于储氢余热回收的冷热电三联产系统


[0001]本专利技术属于储氢系统中的余热利用
，尤其涉及一种基于储氢余热回收的冷热电三联产系统。

技术介绍

[0002]在国家制定的碳达峰、碳中和战略政策的指引下，新能源将成为未来长期的主流能源形式。作为新能源之一的氢能具有来源丰富、可再生、储运方便、能量密度大、热效率高和清洁无污染等特点，被视为未来最具发展潜力的清洁能源之一。氢能具有多种利用形式，随着氢能应用研究的不断深化，氢的储存技术显得十分重要。
[0003]具体来说，高压气态储氢是最常见的一种储氢技术，也是当前最为成熟的储氢技术：在当前的高压储氢过程中，氢气经过压缩机压缩至高压状态后在钢瓶里以气体形式储存。然而申请人发现：在氢气的压缩过程中会产生大量的热量，在常用的技术中，这部分热量基本上会被浪费掉，如果将这部分热量重新回收利用起来，将提升能源的利用率，会使得能源结构更加合理。
[0004]经过检索，申请人发现，目前已有一些技术方案提出将氢气压缩过程中发生的热量通过热交换的方式实现热量回收，然后将回收的热量再次返回给制氢装置中的供水解制氢使用，或，用于对分离冷却纯化装置中的吸附剂再生。这些技术方案所采用的热回收结构不仅复杂，且热回收路径长，因此热回收效果仍然不理想。
[0005]基于以上现状，申请人希望寻求进一步的创新技术方案来实现更高利用率且便捷可靠的储氢余热回收水平。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于储氢余热回收的冷热电三联产系统，实现了冷却、发电以及热供应三联产的储氢余热回收效果。
[0007]本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种基于储氢余热回收的冷热电三联产系统，包括第一级压缩机以及热电发电装置，所述热电发电装置的内部分别设有热介质通道、冷介质通道以及位于热介质通道与冷介质通道之间的热电模块；其中，
[0009]所述第一级压缩机的高温氢气出口接入所述热介质通道的热介质输入端口，并通过所述热介质通道的出口将经热电降温处理后的氢气输送至换热器；
[0010]所述冷介质通道的冷介质输入端口与冷却介质供应单元连接，同时冷介质通道的出口接入冷介质回收单元中；
[0011]所述热电模块在热介质和冷介质所形成的温差作用下产生可储存的电能，所述换热器对接收到的氢气进行换热降温处理。
[0012]优选地，所述换热器的内部设有加装有冷却工质管路的氢气通道，所述冷却工质管路连接吸收式制冷装置；所述氢气通道的入口与所述热介质通道的出口连接，且所述氢
气通道的出口连接第二级压缩机，且所述第二级压缩机的出口与储气罐连接。
[0013]优选地，所述第一级压缩机和所述第二级压缩机均为单级压缩机；所述热电模块的电输出端连接蓄电池。
[0014]优选地，所述冷介质通道位于所述热电发电装置内的外周区域，所述热介质通道位于所述热电发电装置内的内周区域；其中，所述热电模块包括位于所述冷介质通道与热介质通道之间且排列呈闭合通道状的若干热电转换单元，各热电转换单元之间采用串联和/或并联连接为一体。
[0015]优选地，所述热电转换单元包括呈间隔设置且能产生塞贝克效应的P型半导体和N型半导体，所述P型半导体和N型半导体的两端分别通过金属导体进行连接，所述金属导体固定安装在绝缘陶瓷片上。
[0016]优选地，所述吸收式制冷装置采用吸收式制冷循环方式进行制冷循环，采用的工质对为水
‑
溴化锂，其中，水作为制冷剂，溴化锂作为解吸所述制冷剂的吸收剂。
[0017]优选地，所述吸收式制冷装置包括与所述换热器通过冷却工质管路连接的发生器，所述发生器的上方设有与冷凝器连接的蒸汽管路，且其下方设有与吸收器连接的吸收剂管路；所述冷凝器的出口通过膨胀阀接入蒸发器的底部入口，且所述蒸发器的出口与所述吸收器的入口连接，同时所述吸收器的出口与所述发生器的入口连接。
[0018]优选地，所述吸收式制冷循环方式至少包括如下工作过程：
[0019]吸收器中的溶液采用溴化锂水溶液，通过第一流体泵将溴化锂水溶液转移输送至所述发生器中；所述冷却工质管路吸收氢气通道中的氢气热量后转变为热流体，所述热流体将热量传递给所述发生器；
[0020]所述发生器中的热量传递给位于所述发生器中的溴化锂水溶液，使得溴化锂水溶液中的水被蒸发形成水蒸汽进入冷凝器，同时所述溴化锂水溶液中的溴化锂沉积在发生器中，所述发生器通过连接管把溴化锂送回至所述吸收器中；
[0021]所述冷凝器将水蒸汽冷凝为液态水后，经第二流体泵将液态水进入所述膨胀阀进行低温低压处理，将得到的低温低压液态水输送至所述蒸发器中吸收热量后再次进入所述吸收器。
[0022]优选地，所述冷热电三联产系统包括水箱，将水作为冷介质，所述水箱同时作为所述冷却介质供应单元和所述冷介质回收单元，且所述水箱与所述冷介质输入端口之间设有循环泵。
[0023]优选地，所述第一级压缩机分别设有氢气加注口和高温氢气出口，其中，所述氢气加注口向所述第一级压缩机注入的氢气温度不高于50℃，压力不高于0.5MPa；所述高温氢气出口流出的氢气温度不低于300℃，压力不低于2MPa；所述冷介质的初始温度不高于35℃。
[0024]本专利技术基于储氢余热回收目的通过独创结构设计的冷热电三联产系统方案，同时带来了以下积极技术效果：
[0025]一、本专利技术将压缩后的高温氢气直接作为热电发电装置的热端(即为热介质输入端)，与热电发电装置的冷端协同配合工作在热电发电装置的内部产生明显温差，通过热电发电装置的热电模块利用该温差产生可以存储的电能。
[0026]二、本专利技术将高温氢气通过热电发电装置进行热电降温处理后，再次通过换热器
进一步实现换热降温效果，然后再进行二次压缩，可以显著减少二次压缩时的功损耗。
[0027]三、本专利技术特别优选提出：通过换热器中的冷却工质吸收氢气的热量，将热量传递给吸收式制冷装置中的发生器，推动系统的自动循环运行，进一步显著提高能源利用率。
[0028]四、特别优选提出采用水箱，将水箱中的水作为热电发电装置的冷端(即为冷介质输入端)，同时利用吸收高温氢气的热量使得水温升高，经过实施使用后，水箱中的水可以作为生活热水使用。
附图说明
[0029]图1是本专利技术具体实施方式下基于储氢余热回收的冷热电三联产系统的结构示意图；
[0030]图2是本专利技术具体实施方式下热电发电装置的剖视图；
[0031]图3是本专利技术具体实施方式下吸收式制冷装置的结构示意图。
具体实施方式
[0032]本实施例提出了一种基于储氢余热回收的冷热电三联产系统，包括第一级压缩机以及热电发电装置，热电发电装置的内部分别设有热介质通道、冷介质通道以及位于热介质通道与冷介质通道之间的热电模块；其中，第一级压缩机的高温氢气出口接入热介质通道的热介质输入端口，并通过热介质通道的出口将经热电降温处理后的氢气输送至换热器；冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于储氢余热回收的冷热电三联产系统，其特征在于，包括第一级压缩机以及热电发电装置，所述热电发电装置的内部分别设有热介质通道、冷介质通道以及位于热介质通道与冷介质通道之间的热电模块；其中，所述第一级压缩机的高温氢气出口接入所述热介质通道的热介质输入端口，并通过所述热介质通道的出口将经热电降温处理后的氢气输送至换热器；所述冷介质通道的冷介质输入端口与冷却介质供应单元连接，同时冷介质通道的出口接入冷介质回收单元中；所述热电模块在热介质和冷介质所形成的温差作用下产生可储存的电能，所述换热器对接收到的氢气进行换热降温处理。2.根据权利要求1所述的冷热电三联产系统，其特征在于，所述换热器的内部设有加装有冷却工质管路的氢气通道，所述冷却工质管路连接吸收式制冷装置；所述氢气通道的入口与所述热介质通道的出口连接，且所述氢气通道的出口连接第二级压缩机，且所述第二级压缩机的出口与储气罐连接。3.根据权利要求2所述的冷热电三联产系统，其特征在于，所述第一级压缩机和所述第二级压缩机均为单级压缩机；所述热电模块的电输出端连接蓄电池。4.根据权利要求1所述的冷热电三联产系统，其特征在于，所述冷介质通道位于所述热电发电装置内的外周区域，所述热介质通道位于所述热电发电装置内的内周区域；其中，所述热电模块包括位于所述冷介质通道与热介质通道之间且排列呈闭合通道状的若干热电转换单元，各热电转换单元之间采用串联和/或并联连接为一体。5.根据权利要求4所述的冷热电三联产系统，其特征在于，所述热电转换单元包括呈间隔设置且能产生塞贝克效应的P型半导体和N型半导体，所述P型半导体和N型半导体的两端分别通过金属导体进行连接，所述金属导体固定安装在绝缘陶瓷片上。6.根据权利要求1或2或3所述的冷热电三联产系统，其特征在于，所述吸收式制冷装置采用吸收式制冷循环方式进行制冷循环，采用的工质对为水

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡靖雍，张若南，张涛，李琦芬，施正荣，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：