一种基于合金储氢的供氢系统及供氢方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于合金储氢的供氢系统及供氢方法，包括：供氢组件包括氢气集装格、反应器本体及至少一个用于配合放氢和储氢的合金件，反应器本体的内部开设有至少一个氢气通道，氢气通道与氢气集装格的内部相连通，制热组件包括缓冲罐和燃烧器，缓冲罐具有进气端和出气端，缓冲罐的进气端与氢气通道相连通，用于往缓冲罐内补充氢气，燃烧器连接于反应器本体，且燃烧器的内部与缓冲罐的出气端相连通，用于供氢气发生催化燃烧反应并将其反应所产生的热量供给合金件，以配合氢气集装格的活化放氢，制冷组件连接于燃烧器，用于将燃烧器产生的热量转化为制冷量并作用于合金件，以配合缓冲罐的降温储氢。本发明专利技术能解决使用场景受限且适用性差的问题。限且适用性差的问题。限且适用性差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于合金储氢的供氢系统及供氢方法


[0001]本专利技术涉及氢气的储存、运输及供给
，尤其涉及一种基于合金储氢的供氢系统。

技术介绍

[0002]合金储氢使用时压力低，氢气纯度高，操作方便，可以大幅提升氢能利用的安全性、可靠性和维护便利性，是最有发展前景的储氢方式。
[0003]由于储氢合金导热系数很小，传统的合金储氢罐一般使用外浸式或内置换热翅片管的方式进行换热，合金床层间隔距离大导致热阻很大，容易造成罐体内温度分布不均匀，影响合金储氢罐充放氢性能。储氢合金放氢时发生吸热反应，充氢时发生放热反应，不能及时提供或移走所需的热量，充放氢反应会逐步减缓甚至停止。例如申请号为：CN201910060601的中国专利技术专利，提出了一种温度补偿式合金储氢供氢系统，供氢装置需配备外接循环水系统进行换热。例如申请号为：CN202010386531的中国专利技术专利，提出了一种热量自循环利用的海上合金储氢氢气补给系统及方法，充氢时需启动制冷机组提供冷却水。上述供氢装置需外接大功率动力电、循环水系统或制冷机组，结构复杂，能耗高，在不满足外界环境要求的场合使用受限。
[0004]因此，亟需一种基于合金储氢的供氢系统及供氢方法，用于解决现有技术中因需要外部换热或制冷设备来实现供氢系统的运作，从而导致使用场景受限且适用性差的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，有必要提供一种基于合金储氢的供氢系统及供氢方法，解决现有技术中因需要外部换热或制冷设备来实现供氢系统的运作，从而导致使用场景受限且适用性差的技术问题。
[0006]为达到上述技术目的，本专利技术的技术方案提供一种基于合金储氢的供氢系统，包括：
[0007]供氢组件，包括氢气集装格、反应器本体及至少一个合金件，所述反应器本体的内部开设有至少一个氢气通道，且所述氢气通道与所述氢气集装格的内部相连通，所述合金件内置于所述氢气通道，用于配合放氢和储氢；
[0008]制热组件，包括缓冲罐和燃烧器，所述缓冲罐具有进气端和出气端，所述缓冲罐的进气端与所述氢气通道相连通，用于往所述缓冲罐内补充氢气，所述燃烧器连接于所述反应器本体，且所述燃烧器的内部与所述缓冲罐的出气端相连通，用于供氢气发生催化燃烧反应并将其反应所产生的热量供给所述合金件，以配合所述氢气集装格的活化放氢；
[0009]制冷组件，所述制冷组件连接于所述燃烧器，用于将所述燃烧器产生的热量转化为制冷量并作用于所述合金件，以配合所述缓冲罐的降温储氢。
[0010]进一步的，所述制冷组件包括热声制冷件和蓄冷件，所述热声制冷件的内部与所
述燃烧器的内部相连通，用于将燃烧器内产生的热量转化为制冷量，所述蓄冷件连接于所述热声制冷件，用于储存所述热声制冷件转化的制冷量。
[0011]进一步的，所述制冷组件还包括进气管、出气管及第一阀体，所述进气管与所述蓄冷件的内部相连通，用于往所述蓄冷件的内部通入空气，所述出气管的两端分别与所述反应器本体和蓄冷件相连通，用于将制冷量通入所述反应器本体，以配合所述合金件储氢，所述第一阀体设于所述出气管上，并连接于所述出气管。
[0012]进一步的，所述制热组件还包括换热件，所述换热件具有进气端和出气端，所述换热件的进气端连接于所述热声制冷件、出气端连接于所述反应器本体，用于对经所述热声制冷件流出的高温尾气进行降温并通入所述反应器本体，以配合所述合金件的活化放氢。
[0013]进一步的，所述反应器本体的内部还开设有多个控温通道，多个控温通道沿所述氢气通道的周向均匀分布，且所述控温通道与所述换热件的出气端和出气管均相连通，用于对所述氢气通道加热或制冷。
[0014]进一步的，所述制冷组件还包括温度传感器，所述温度传感器连接于所述蓄冷件相连接。
[0015]进一步的，所述缓冲罐上开设有泄压口，所述制热组件还包括压力传感器，所述压力传感器连接于所述缓冲罐，用于监测所述缓冲罐内部压力。
[0016]进一步的，所述合金件包括多个储氢合金，多个所述储氢合金沿所述氢气通道的相间间隔内置于所述氢气通道。
[0017]进一步的，所述供氢组件还包括第二阀体，所述第二阀体设置于所述氢气集装格和氢气通道之间，并连接于所述氢气集装格上。
[0018]本专利技术的技术方案还提供一种基于合金储氢的供氢方法，其运用如上任一项所述的基于合金储氢的供氢系统进行，包括步骤：
[0019]S1、缓冲罐内的氢气首先被通入燃烧器内，与燃烧器内进入的空气进行混合，并在催化剂的作用下发生无火焰燃烧反应，燃烧后的高温尾气通入热声制冷件；
[0020]S2、热声制冷件将高温尾气转化为制冷量储存于蓄冷件中，并将降温后的尾气通入控温通道，利用控温通道提供制热量为氢气通道内的合金件加热；
[0021]S3、达到合适温度后，打开第二阀体，氢气集装格内的氢气被放出并流经氢气通道，与氢气通道内的合金件共同作用，完成氢气的活化放氢，同时氢气沿氢气通道进入缓冲罐内为缓冲罐及时补充用于燃烧反应的氢气；
[0022]S4、在达到蓄冷件的储存上限后，热声制冷件停止将高温尾气转化为制冷量，高温尾气经换热件的冷却后被通入控温通道，同样提供制热量为氢气通道内的合金件加热；
[0023]S5、在储氢时，缓冲罐停止供气，燃烧器内停止产生高温尾气，空气经蓄冷件的出气管通入反应器本体中，用于合金件的储氢降温。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：合金件内置于反应器本体的氢气通道内，氢气通道与氢气集装格的内部相连通，缓冲罐释放的氢气在燃烧器内发生催化燃烧反应产生高温尾气，高温尾气首先经过制冷组件被降温后通入反应器本体内，对合金件进行加温以配合氢气的放氢活化，同时制冷组件可以将制热量转化为制冷量，并对其进行储存，用于在储氢时为合金件进行降温。相比于现有技术，不需要通过外置设备来对催化燃烧反应产生的热量进行降温，以实现氢气的放氢，而且也不用外部设备来对合金件提供制冷量，
而是利用氢气催化燃烧作为热源，配合制冷组件来实现热量的转换、储存及提供冷源，供氢装置无需外接换热循环水系统，无需配置制冷机组，整体结构紧凑，能耗低，能量利用率高，应用范围广泛，能解决使用场景受限且适用性差的技术问题。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例所提供的一种基于合金储氢的供氢系统的结构示意图；
[0026]图2是本专利技术实施例所提供的储氢合金连接于反应器本体的结构示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。
[0028]请参阅图1及图2，本专利技术提供了一种基于合金储氢的供氢系统，包括：供氢组件1、制热组件2及制冷组件3，供氢组件1包括氢气集装格11、反应器本体12及至少一个合金件13，反应器本体12的内部开设有至少一个氢气通道，且氢气通道与氢气集装格11的内部相连通，合金件13内置于氢气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于合金储氢的供氢系统，其特征在于，包括：供氢组件，包括氢气集装格、反应器本体及至少一个合金件，所述反应器本体的内部开设有至少一个氢气通道，且所述氢气通道与所述氢气集装格的内部相连通，所述合金件内置于所述氢气通道，用于配合放氢和储氢；制热组件，包括缓冲罐和燃烧器，所述缓冲罐具有进气端和出气端，所述缓冲罐的进气端与所述氢气通道相连通，用于往所述缓冲罐内补充氢气，所述燃烧器连接于所述反应器本体，且所述燃烧器的内部与所述缓冲罐的出气端相连通，用于供氢气发生催化燃烧反应并将其反应所产生的热量供给所述合金件，以配合所述氢气集装格的活化放氢；制冷组件，所述制冷组件连接于所述燃烧器，用于将所述燃烧器产生的热量转化为制冷量并作用于所述合金件，以配合所述缓冲罐的降温储氢。2.根据权利要求1所述的基于合金储氢的供氢系统，其特征在于，所述制冷组件包括热声制冷件和蓄冷件，所述热声制冷件的内部与所述燃烧器的内部相连通，用于将燃烧器内产生的热量转化为制冷量，所述蓄冷件连接于所述热声制冷件，用于储存所述热声制冷件转化的制冷量。3.根据权利要求2所述的基于合金储氢的供氢系统，其特征在于，所述制冷组件还包括进气管、出气管及第一阀体，所述进气管与所述蓄冷件的内部相连通，用于往所述蓄冷件的内部通入空气，所述出气管的两端分别与所述反应器本体和蓄冷件相连通，用于将制冷量通入所述反应器本体，以配合所述合金件储氢，所述第一阀体设于所述出气管上，并连接于所述出气管。4.根据权利要求3所述的基于合金储氢的供氢系统，其特征在于，所述制热组件还包括换热件，所述换热件具有进气端和出气端，所述换热件的进气端连接于所述热声制冷件、出气端连接于所述反应器本体，用于对经所述热声制冷件流出的高温尾气进行降温并通入所述反应器本体，以配合所述合金件的活化放氢。5.根据权利要求4所述的基于合金储氢的供氢系统，其特征在于，所述反应器本体的内部还开设有多个控温通...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，曾辉，陈思安，李海港，王臻，
申请(专利权)人：武汉船用电力推进装置研究所中国船舶重工集团公司第七一二研究所，
类型：发明
国别省市：