一种基于太阳能的制氢系统技术方案

本申请公开了一种基于太阳能的制氢系统，包括太阳能集热系统、有机朗肯循环系统、熔融盐合金制氢系统以及液氢存储系统；盐合金制氢系统将天然气通过反应得到产品气，产品气通入液氢存储系统呈液态进行存储；有机朗肯循环系统向液氢存储系统进行供冷，有机朗肯循环系统向熔融盐合金制氢系统和液氢存储系统进行供电；太阳能集热系统向有机朗肯循环系统以及熔融盐合金制氢系统进行供热。本申请的有益效果：本申请实现了可再生能源为基础的制氢技术，解决了传统热裂解制氢技术高能耗、高成本、高碳排放和储存不易等问题，并且提高了太阳能的利用率。同时，优化了传统有机朗肯循环结构，提高了发电效率，为制氢系统提供充足电能。为制氢系统提供充足电能。为制氢系统提供充足电能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于太阳能的制氢系统


[0001]本申请涉及生物
，尤其是涉及一种基于太阳能的制氢系统。

技术介绍

[0002]为应对气候变化、顺应全球绿色发展趋势，能源结构不可避免地向低碳化、清洁化以及高效化转变。氢能因其清洁低碳、单位质量能量密度高、来源多样以及可持续性等特点被视为构建清洁能源的重要组成部分。目前，生产氢气的主要工艺有化石能源制氢、工业副产提纯制氢、电解水制氢、生物质制氢以及光催化制氢等。但是上述的这些方法处于存在以下问题：（1）传统热裂解制氢技术受制于高碳排放的制约，使得与当前越来越严苛的环境政策以及低碳经济相悖；（2）传统热裂解制氢技术面临着高能耗、低转化效率以及碳沉积在催化剂活性位点造成催化剂失活等问题，使得该工艺难以大规模应用；（3）电解制氢不易存储；生物质和光催化制氢的成本较高。

技术实现思路

[0003]本申请的其中一个目的在于提供一种能够解决上述
技术介绍
中至少一个问题的基于太阳能的制氢系统。
[0004]为达到上述的至少一个目的，本申请采用的技术方案为：一种基于太阳能的制氢系统，包括太阳能集热系统、有机朗肯循环系统、熔融盐合金制氢系统以及液氢存储系统；所述熔融盐合金制氢系统适于将天然气通过内部反应以得到所需的产品气，所述产品气通入所述液氢存储系统通过压缩呈液态进行存储；所述有机朗肯循环系统适于向所述液氢存储系统进行供冷以便所述产品气的液化；同时，所述有机朗肯循环系统适于向所述熔融盐合金制氢系统以及所述液氢存储系统进行供电，以便于系统的内部循环；当光照充足时，所述太阳能集热系统适于将太阳能转化为热能并依次对所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统进行供热，同时将剩余的热能进行存储；当光照不足时，所述太阳能集热系统适于通过存储的热能依次向所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统进行供热。
[0005]优选的，所述太阳能集热系统包括集热器以及与所述集热器连通的热循环回路；所述热循环回路依次与所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统热连接；当光照充足时，所述集热器适于通过太阳能对内部的工质进行加热并输送至所述热循环回路，以使得所述热循环回路的热工质依次对所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统进行供热；同时，所述热循环回路适于将热工质多余的热能进行存储；当光照不足时，所述热循环回路适于通过存储的热能对所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统进行供热。
[0006]优选的，所述热循环回路包括内循环回路和外循环回路，所述内循环回路和所述
外循环回路均分别与所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统热连接；当光照充足时，所述集热器适于通过太阳能对内部的工质进行加热并分别输送至所述内循环回路和所述外循环回路；其中，所述外循环回路的热工质适于对所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统进行供热，所述内循环的热工质适于进行热能的存储；当光照不足时，所述内循环回路适于通过存储的热能对所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统进行供热。
[0007]优选的，所述太阳能集热系统还包括换热器组、储热罐和储冷罐；所述换热器组适于通过和所述集热器的循环连通以形成所述外循环回路；所述换热器组、所述储热罐以及所述储冷罐相互循环连通以形成所述内循环回路；所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统均与所述换热器组进行热连接；当光照充足时，所述集热器适于将热工质沿所述换热器组进行循环，进而所述换热器组适于对所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统进行供热；同时所述换热器组还适于将部分热能存储于所述储热罐；当光照不足时，所述储热罐适于将存储的热能通过所述内循环回路对所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统进行供热。
[0008]优选的，所述有机朗肯循环系统包括有机循环回路、发电模块和制冷模块；所述有机循环回路与所述太阳能集热系统进行热连接，所述发电模块和所述制冷模块均连接于所述有机循环回路；同时，所述发电模块电连接于所述熔融盐合金制氢系统以及所述液氢存储系统，所述制冷模块热连接于所述液氢存储系统；当所述有机循环回路的工质经过所述太阳能集热系统时，所述太阳能集热系统适于对工质进行加热以得到气液两相分离的发电工质；所述发电工质的两相分别经过所述发电模块以带动其进行发电，随后所述发电工质的两相汇聚于所述制冷模块后形成循环，经过所述制冷模块的所述发电工质适于吸收所述液氢存储系统的热量以进行制冷。
[0009]优选的，所述有机循环回路包括循环连通的气液分离器和混合器，所述有机循环回路的工质采用氨水；当氨水经过所述太阳能集热系统的加热后形成氨水混合物蒸汽并经过所述发电模块以进行发电；随后，氨水混合物蒸汽进入所述气液分离器以进行气液两相分离，分离后的气相和液相分别再次经过所述发电模块以进行发电并汇聚至所述混合器内；最后，混合后的工质经过所述制冷模块进行吸热后返回所述太阳能集热系统处以形成循环。
[0010]优选的，所述熔融盐合金制氢系统包括换热回路、加热模块、熔融盐合金反应器和分离模块；所述换热回路与所述太阳能集热系统进行热连接，所述熔融盐合金反应器安装于所述加热模块内，所述分离模块与所述熔融盐合金反应器进行连接；当进行制氢时，天然气经过所述换热回路进行加热后进入所述熔融盐合金反应器内，所述加热模块对所述熔融盐合金反应器进行电加热至天然气的反应温度，以使得天然气在所述熔融盐合金反应器内通过裂解反应得到产品气以及相应的反应物；所述分离模块适于将产品气输送至所述液氢存储系统，同时将可回收的反应物回收至所述熔融盐合金反应器内。
[0011]优选的，所述熔融盐合金反应器内部隔绝氧气且包括裂解反应区和回收区；所述裂解反应区的一侧设置有与所述换热回路热连接的进气口；所述裂解反应区的下部以及所述回收区的上部和下部均与所述分离模块进行连通；当天然气于所述裂解反应区进行裂解反应后，产品气以及气体反应物沿所述回收区的上部进入所述分离模块，进而所述分离模
块将产品气输送至所述液氢存储系统，以及将气体反应物中的天然气回收至所述裂解反应区；同时，裂解反应后产生的固体反应物沿所述回收区的下部进入所述分离模块，进而所述分离模块将固体反应物中的熔融盐回收至所述裂解反应区。
[0012]优选的，所述裂解反应区的下部包括有三层，从上至下依次为铺设有固体碳的最上层，铺设有熔融盐的中间层，以及铺设有低熔点和高催化性的合金的最下层；当进行制氢时，被加热的天然气适于沿最下层进入所述裂解反应区，进而天然气从下至上依次经过三层以进行裂解反应，并于所述回收区内得到产品气和相应的反应物。
[0013]优选的，所述液氢存储系统包括压缩模块、内回热器和储液罐；所述压缩模块与所述有机朗肯循环系统进行热连接；所述压缩模块的输入端连接所述熔融盐合金制氢反应系统的输出端以及所述内回热器的输出端，所述压缩模块的输出端连接于所述储液罐，所述储液罐的顶部与所述内回热器的输入端连通；当产品气进入所述压缩模块后，部分产品气经过所述有机朗肯循环系统的制冷以及所述压缩模块的压缩后被液化并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于太阳能的制氢系统，其特征在于，包括：熔融盐合金制氢系统，所述熔融盐合金制氢系统适于将天然气经过反应得到所需的产品气；液氢存储系统，所述液氢存储系统适于将所述产品气通过压缩呈液态进行存储；有机朗肯循环系统，所述有机朗肯循环系统适于向所述液氢存储系统供冷以进行所述产品气的液化；同时，所述有机朗肯循环系统适于向所述熔融盐合金制氢系统以及所述液氢存储系统供电；以及太阳能集热系统，当光照充足时，所述太阳能集热系统适于将太阳能转化为热能并依次对所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统进行供热，同时将剩余的热能进行存储；当光照不足时，所述太阳能集热系统适于通过存储的热能依次向所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统进行供热。2.如权利要求1所述的基于太阳能的制氢系统，其特征在于：所述太阳能集热系统包括集热器以及与所述集热器连通的热循环回路；所述热循环回路依次与所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统热连接；当光照充足时，所述集热器适于通过太阳能对内部的工质进行加热并输送至所述热循环回路，以使得所述热循环回路的热工质依次对所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统进行供热；同时，所述热循环回路适于将热工质多余的热能进行存储；当光照不足时，所述热循环回路适于通过存储的热能对所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统进行供热。3.如权利要求2所述的基于太阳能的制氢系统，其特征在于：所述热循环回路包括内循环回路和外循环回路，所述内循环回路和所述外循环回路均分别与所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统热连接；当光照充足时，所述集热器适于通过太阳能对内部的工质进行加热并分别输送至所述内循环回路和所述外循环回路；其中，所述外循环回路的热工质适于对所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统进行供热，所述内循环的热工质适于进行热能的存储；当光照不足时，所述内循环回路适于通过存储的热能对所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统进行供热。4.如权利要求3所述的基于太阳能的制氢系统，其特征在于：所述太阳能集热系统还包括换热器组、储热罐和储冷罐；所述换热器组适于通过和所述集热器的循环连通以形成所述外循环回路；所述换热器组、所述储热罐以及所述储冷罐相互循环连通以形成所述内循环回路；所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统均与所述换热器组进行热连接；当光照充足时，所述集热器适于将热工质沿所述换热器组进行循环，进而所述换热器组适于对所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统进行供热；同时所述换热器组还适于将部分热能存储于所述储热罐；当光照不足时，所述储热罐适于将存储的热能通过所述内循环回路对所述有机朗肯循环系统以及所述熔融盐合金制氢系统进行供热。5.如权利要求1所述的基于太阳能的制氢系统，其特征在于：所述有机朗肯循环系统包括：有机循环回路、发电模块和制冷模块；所述有机循环回路与所述太阳能集热系统进行热连接，所述发电模块和所述制冷模块均连接于所述有机循环回路；同时，所述发电模块电连
接于所述熔融盐合金制氢系统以及所述液氢存储系统，所述制冷模块热连接于所述液氢存储系统；其中，所述太阳能集热系统适于对所述有机循环回路内进行循环的工质...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一鸣，许颇，张娜，童文才，杨昭，
申请(专利权)人：锦浪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：