一种有机液体供氢系统与热机系统耦合的二次燃烧系统技术方案

本发明专利技术公开了一种有机液体供氢系统与热机系统耦合的二次燃烧系统，包括：脱氢系统、热机系统、稳热系统、控制单元；所述脱氢系统将液态氢油进行脱氢反应生成氢气，氢气通过控制单元分别送入热机系统和稳热系统，氢气在热机系统进行做功或发电，热机系统的高温尾气和部分氢气进入稳热系统，所述稳热系统内设置有触媒催化剂，氢气和高温尾气在稳热系统内接触触媒催化剂后反应进一步提升加热尾气温度，加热后的尾气进入脱氢系统为脱氢反应提供热量。本申请的二次燃烧系统可以高效利用热机系统排出的热能，同时保证脱氢系统的温度稳定，使脱氢反应可以持续稳定进行。反应可以持续稳定进行。

【技术实现步骤摘要】
一种有机液体供氢系统与热机系统耦合的二次燃烧系统


[0001]本专利技术属于化工设备及控制领域，特别涉及一种有机液体供氢系统与热机系统耦合的二次燃烧系统。

技术介绍

[0002]氢能利用技术，如氢燃料电池和氢内燃机，可以提供稳定、高效、无污染的动力，在电动汽车及移动装置等领域有着广泛的应用前景。近10年来，美国、欧洲、日本等发达国家以及我国政府部门和企业投入了巨额资金来发展“氢能经济”，在大规模化氢制备、氢燃料电池等领域都有所突破。2015年世界主要汽车厂商(包括上汽)将批量生产氢燃料电池车。据美国能源部和美国工程院的预测，氢燃料电池车将在15年至20年之内取代现有燃油车及混合动力车，在全球汽车市场居主导地位。此外，氢能技术还可用于备用电源、储能、削峰填谷式并网发电及分布式供能、助燃及环境保护等领域。可以预见，当氢能技术迅速完成市场化进程融入人们的生活后，国家的能源危机以及环境压力将得到极大缓解。
[0003]氢能技术包括氢的规模制备、储存和运输、高效率使用以及配套基础设施的建设等环节，其中储存和运输,是安全有效的利用氢能是最关键技术之一。目前，工业上主要采用在
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253℃的液化氢或350～700个大气压下高压氢等储运技术，高压氢或液化氢技术及其应用所需能耗是制氢成本的20倍以上，且存在泄漏或储氢罐压力过高等安全隐患。如果能够将氢分子吸附在某种载体上，实现常温常压下的安全储存，待使用时，能将氢在温和条件下，可控的释放，则可有效地，安全使用氢能。因此，全球主要的工业国家都在研发基于常温常压的液态有机储氢技术。以德国为例，开发的液态有机储氢技术能够实现较温和条件下的吸/放氢循环，但释放的氢气时含有毒害燃料电池的副产物气体产生，同时容量低及使用不方便等重要缺陷；日本目前正在研发基于甲苯等传统有机材料的储氢技术，但脱氢温度过高(大于300℃)，且同样存在副产物毒化燃料电池的问题。因而这两种储氢技术规模化应用受到制约。
[0004]中国地质大学(武汉)可持续能源实验室研究团队，在中组部第二批“千人计划”程寒松教授的带领下，在原美国工作基础上，通过长期的探索和研究，发现了一类液态有机共轭分子储氢材料，此类材料具有熔点低(目前开发的技术已低至
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20℃)、闪点高(150℃以上)、并在自制高效催化剂作用下，释放气体纯度高(99.99％)、脱氢温度低(约150℃)等特点，且循环寿命高(2000次以上)、可逆性强，并且不产生一氧化碳等毒害燃料电池的气体。作为氢的载体，这类材料在使用过程中始终以液态方式存在，可以像石油一样在常温常压下储存和运输，完全可利用现有汽油输送方式和加油站构架。本项目首次提出了将常温常压下的液态储氢材料脱氢释放的氢气直接进入燃料电池或内燃机系统的储氢与燃料电池或内燃机一体化技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对液态储氢材料，提供一种有机液体供氢系统与热机系统耦合
的二次燃烧系统。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种有机液体供氢系统与热机系统耦合的二次燃烧系统，包括：脱氢系统、热机系统、稳热系统、控制单元；所述脱氢系统将液态氢油进行脱氢反应生成氢气，氢气通过控制单元分别送入热机系统和稳热系统，氢气在热机系统进行做功或发电，热机系统的高温尾气和部分氢气进入稳热系统，所述稳热系统内设置有触媒催化剂，氢气和高温尾气在稳热系统内接触触媒催化剂后反应进一步提升加热尾气温度，加热后的尾气进入脱氢系统为脱氢反应提供热量。
[0007]进一步的，稳热系统包括三通阀、温度传感器和控制器，所述三通阀分别连接脱氢系统、热机系统和稳热系统；所述温度传感器设置在脱氢系统内，用于实时监测脱氢系统的温度，根据温度传感器检测到的温度，控制器控制氢气流向热机系统和稳热系统的比例。
[0008]进一步的，热机系统为氢内燃机、氢燃料电池或氢气燃气轮机。
[0009]进一步的，控制系统与热稳系统之间氢气通过挠性管路输送。
[0010]进一步的，挠性管路上设置有阻火器。
[0011]进一步的，挠性管路上设置有喷射器，氢气通过喷射器进入热稳系统。
[0012]进一步的，挠性管路上设置有混合器，混合器同时连接热机系统，高温尾气和氢气在混合器混合后进入热稳系统。
[0013]本申请采用热机系统产生的高温尾气作为脱氢反应的热源，热机系统可以是氢内燃机，可以是氢气燃气轮机，热机对外做功的同时会产出高温尾气。对于燃气轮机或氢内燃机，提高其效率，势必会降低高温尾气品味，导致脱氢系统热量不足。此时就需要稳热系统进行补充热量。稳热系统内嵌高效氢气触媒催化剂，对流入其中的氢气，在高温尾气通过时进行高效的催化燃烧放热反应，增加高温尾气的品位。
[0014]采用本申请的二次燃烧系统可以高效利用热机系统排出的热能，同时保证脱氢系统的温度稳定，使脱氢反应可以持续稳定进行。既保证了高的热机效率，同时保证足够的脱氢热量，使脱氢反应可以持续稳定进行。通过温度精准调节氢气流通比例，保证脱氢系统的高效运行。高转化效率的热稳系统，保证整个系统没有氢气的泄放。更为高效地，热稳系统集成入热机系统，缩短尾气的运行距离，进一步提高热效率。
附图说明
[0015]图1是实施例有机液体供氢系统与热机系统耦合的二次燃烧系统的结构示意图。
具体实施方式
[0016]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0017]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清
楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0018]液态储氢载体(即液态储油)是一种可在常温常压下呈现液态的储氢体系，包括至少两种不同的储氢组分，储氢组分为不饱和芳香烃或杂环不饱和化合物，且至少一种储氢组分为低熔点化合物，低熔点化合物的熔点低于80℃。
[0019]进一步地，储氢组分选自杂环不饱和化合物，杂环不饱和化合物中的杂原子为N、S、O及P中的一种或多种。
[0020]进一步地，杂环不饱和化合物中杂环和芳环的总数为1～20，杂原子的总数为1～20。
[0021]进一步地，相对于液态储氢体系的总质量而言，低熔点化合物的质量分数为5～95％。
[0022]进一步地，液态储氢体系还包括加氢添加剂，加氢添加剂为极性溶剂和/或非极性溶剂。
[0023]进一步地，相对于每克储氢组分而言，加氢添加剂的加入量为0.1～10mL。
[0024本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机液体供氢系统与热机系统耦合的二次燃烧系统，其特征在于包括：脱氢系统、热机系统、稳热系统、控制单元；所述脱氢系统将液态氢油进行脱氢反应生成氢气，氢气通过控制单元分别送入热机系统和稳热系统，氢气在热机系统进行做功或发电，热机系统的高温尾气和部分氢气进入稳热系统，所述稳热系统内设置有触媒催化剂，氢气和高温尾气在稳热系统内接触触媒催化剂后反应进一步提升加热尾气温度，加热后的尾气进入脱氢系统为脱氢反应提供热量。2.根据权利要求1所述的有机液体供氢系统与热机系统耦合的二次燃烧系统，其特征在于：所述稳热系统包括三通阀、温度传感器和控制器，所述三通阀分别连接脱氢系统、热机系统和稳热系统；所述温度传感器设置在脱氢系统内，用于实时监测脱氢系统的温度，根据温度传感器检测到的温度，控制器控制氢气流向热机系统和稳热...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨益清，廖明刚，程寒松，
申请(专利权)人：武汉氢阳能源有限公司，
类型：发明
国别省市：