一种利用固态金属储氢和供氢的加氢系统技术方案

本发明专利技术涉及一种利用固态金属储氢和供氢的加氢系统，属于加氢站储氢和供氢技术领域，包括制氢单元、多个金属固态储氢装置和加氢装置；其中，所述制氢单元与多个金属固态储氢装置依次连接，再由最后一个金属固态储氢装置连接至加氢装置，相邻两个金属固态储氢装置之间设有热管理系统；所述热管理系统用于储存金属固态储氢装置释放氢气时放出的热量，并在相邻金属固态储氢装置存储氢气时提供热量。本发明专利技术利用固态储氢材料的吸热和放热特性进行系统的冷热量管理，充分利用同一加氢管线上相邻金属固态储氢装置释放的热量，达到节能降耗的目的。同时，通过控制温度逐级提高氢气释放压力，从而实现氢气的非机械式加压。从而实现氢气的非机械式加压。从而实现氢气的非机械式加压。

【技术实现步骤摘要】
一种利用固态金属储氢和供氢的加氢系统


[0001]本专利技术涉及一种利用固态金属储氢和供氢的加氢系统，属于加氢站储氢和供氢


技术介绍

[0002]氢能作为一种能量密度高并且无污染的理想清洁能源，已经成为应对气候变化、建设脱碳社会的重要能源。氢能产业链主要包括氢的制、储、运、加、用多个环节。作为给氢燃料电池汽车提供氢气的基础设施，加氢站在我国也得到了广泛的关注和快速的发展。目前，国内的典型加氢站主要由供氢系统、压缩系统、储存系统、加注系统和控制系统组成，其形式主要为由站外供氢加氢站，通过长管拖车将氢气运输到加氢站，经由氢气压缩机增压后储存至站内的高压储罐中，再通过氢气加注机为燃料电池汽车加注氢气。这些加氢站存在氢气成本高、设备投资成本和维护成本高、高压气态储氢安全风险高等问题。随着加氢站的不断发展，急需高安全低成本的加氢站技术。

技术实现思路

[0003]为解决现有加氢站存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种利用固态金属储氢和供氢的加氢系统，可实现利用谷电现场制氢，降低氢的制取和运输成本；利用固态金属储氢，提高储氢密度和储氢的安全性；通过热管理系统热量循环控制实现氢气逐级升压，无需机械压缩设备就能实现70MPa氢气加注。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0005]一种利用固态金属储氢和供氢的加氢系统，包括制氢单元、多个金属固态储氢装置和加氢装置；其中，
[0006]所述制氢单元与多个金属固态储氢装置依次连接，再由最后一个金属固态储氢装置连接至加氢装置，相邻两个金属固态储氢装置之间设有热管理系统；
[0007]所述热管理系统用于储存金属固态储氢装置释放氢气时放出的热量，并在相邻金属固态储氢装置存储氢气时提供热量。
[0008]进一步的，所述多个金属固态储氢装置为偶数个。
[0009]进一步的，包括四个金属固态储氢装置和两个热管理系统，分别为：第一金属固态储氢装置、第二金属固态储氢装置、第三金属固态储氢装置、第四金属固态储氢装置和第一热管理系统和第二热管理系统；其中，所述第一热管理系统连接在第一金属固态储氢装置和第二金属固态储氢装置之间，所述第二热管理系统连接在第三金属固态储氢装置和第四金属固态储氢装置之间。
[0010]进一步的，所述多个金属固态储氢装置采用不同的固态储氢材料。
[0011]进一步的，
[0012]所述第一金属固态储氢装置中氢气释放温度为30
‑
40℃，释放压力为4
‑
6MPa；
[0013]所述第二金属固态储氢装置中氢气释放温度为50
‑
60℃，释放压力为10
‑
15MPa；
[0014]所述第三金属固态储氢装置中氢气释放温度为70
‑
80℃，释放压力为30
‑
40MPa；
[0015]所述第四金属固态储氢装置中氢气释放温度为80
‑
90℃，释放压力为80
‑
90MPa。
[0016]进一步的，所述第一金属固态储氢装置的固态储氢材料采用MmNi5基合金或MlNi5基合金；
[0017]所述第二金属固态储氢装置的固态储氢材料采用MmNi
4.15
Fe
0.85
合金；
[0018]所述第三金属固态储氢装置的固态储氢材料采用(Ti
0.97
Zr
0.03
)
1.1
Cr
1.6
Mn
0.4
合金；
[0019]所述第四金属固态储氢装置的固态储氢材料采用TiCr
1.55
Mn
0.2
Fe
0.2
合金或TiCr
1.1
Mn
0.3
Fe
0.6
合金。
[0020]进一步的，所述热管理系统包括换热器、热传导介质流通管道和温度控制系统；其中所述热传导介质流通管道经换热器连接相邻两个金属固态储氢装置，所述温度控制系统用于控制热传导介质流通管道的开闭和换热器的工作。
[0021]进一步的，所述制氢单元所采用的制氢方式为利用谷电在加氢站内进行水电解制氢。
[0022]进一步的，所述热管理系统与各金属固态储氢装置之间的热传导介质为水或导热油。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024]本专利技术利用固态储氢材料的吸热和放热特性进行系统的冷热量管理，充分利用同一加氢管线上相邻金属固态储氢装置释放的热量，达到节能降耗的目的。同时，由于固态储氢材料的放热特性，通过控制温度逐级提高氢气释放压力，从而实现氢气的非机械式加压。
附图说明
[0025]图1为本专利技术所述利用固态金属储氢和供氢的加氢系统结构示意图；
[0026]其中，1
‑
制氢单元，2
‑
第一热管理系统，3
‑
第二热管理系统，4
‑
第一金属固态储氢装置，5
‑
第二金属固态储氢装置，6
‑
第三金属固态储氢装置，7
‑
第四金属固态储氢装置，8
‑
加氢装置。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]一种利用固态金属储氢和供氢的加氢系统，如图1所示，包括制氢单元1、多个金属固态储氢装置和加氢装置8；其中，
[0029]所述制氢单元1与多个金属固态储氢装置依次连接，再由最后一个金属固态储氢装置连接至加氢装置8，相邻两个金属固态储氢装置之间设有热管理系统。所述热管理系统用于储存金属固态储氢装置释放氢气时放出的热量，并在相邻金属固态储氢装置存储氢气时提供热量。
[0030]可以理解的是，所述金属固态储氢装置为奇数个或偶数个，如将多个金属固态储氢装置依次命名为A、B、C、D...，可以在A和B之间、B和C之间、C和D之间分别设有热管理系统，也可以仅在A和B之间、C和D之间分别设有热管理系统。一种可选的实施方式，多个热管
理系统可依次连接，进一步进行冷/热量交换。
[0031]一种可选的实施方式，在金属固态储氢装置中，氢气存储在固态储氢材料中，固态储氢材料安装在承压罐体内。固态储氢材料在相应温度条件下可实现高效吸氢存储并在加热后实现释放氢，而且当金属固态储氢装置存储氢气时，固态储氢材料需要放出热量，当金属固态储氢装置向下游提供氢气即释放氢气时，固态储氢材料需要吸收热量。根据固态储氢材料的这一特性，本专利技术在相邻的金属固态储氢装置之间设置热管理系统，充分利用固态储氢材料的放热和吸热特性进行系统的冷热量管理，达到节能降耗的目的，同时通过热管理系统改变承压罐体中的温度条件并逐级本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用固态金属储氢和供氢的加氢系统，其特征在于，包括制氢单元、多个金属固态储氢装置和加氢装置；其中，所述制氢单元与多个金属固态储氢装置依次连接，再由最后一个金属固态储氢装置连接至加氢装置，相邻两个金属固态储氢装置之间设有热管理系统；所述热管理系统用于储存金属固态储氢装置释放氢气时放出的热量，并在相邻金属固态储氢装置存储氢气时提供热量。2.根据权利要求1所述的一种利用固态金属储氢和供氢的加氢系统，其特征在于，所述多个金属固态储氢装置为偶数个。3.根据权利要求1所述的一种利用固态金属储氢和供氢的加氢系统，其特征在于，包括四个金属固态储氢装置和两个热管理系统，分别为：第一金属固态储氢装置、第二金属固态储氢装置、第三金属固态储氢装置、第四金属固态储氢装置和第一热管理系统和第二热管理系统；其中，所述第一热管理系统连接在第一金属固态储氢装置和第二金属固态储氢装置之间，所述第二热管理系统连接在第三金属固态储氢装置和第四金属固态储氢装置之间。4.根据权利要求1所述的一种利用固态金属储氢和供氢的加氢系统，其特征在于，所述多个金属固态储氢装置采用不同的固态储氢材料。5.根据权利要求3所述的一种利用固态金属储氢和供氢的加氢系统，其特征在于，所述第一金属固态储氢装置中氢气释放温度为30
‑
40℃，释放压力为4
‑
6MPa；所述第二金属固态储氢装置中氢气释放温度为50
‑
60℃，释放压力为10
‑
15MPa；所述第三金属固态储氢装置中氢气释放温度为70
‑
80℃，释放压力为30
‑
40MPa；所述第四金属固态储氢装置中氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立前，刘春枝，李国辉，
申请(专利权)人：中国石油管道局工程有限公司中国石油天然气管道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：