本发明专利技术提供一种远洋船舶能源联供的装置系统及方法，所述装置系统包括：船舶中央冷却系统、重油掺氢系统、船用供热系统、固体氧化物电解系统和船舶风力发电系统；所述船舶中央冷却系统包括船舶发动机；所述船舶中央冷却系统的淡水冷却出口管与所述船用供热系统相连；所述船用供热系统中蒸汽出口与所述固体氧化物电解系统相连；所述船舶风力发电系统通过电力设施与所述固体氧化物电解系统相连；所述固体氧化物电解系统的氢气出口与所述重油掺氢系统相连；所述重油掺氢系统的燃料油出口与所述船舶发动机相连。本发明专利技术能够实现能源的多级利用，有效回收船只中柴油机所产生的废热。有效回收船只中柴油机所产生的废热。有效回收船只中柴油机所产生的废热。
【技术实现步骤摘要】
Cell，SOFC)的逆过程，是一种效率高、污染低的能量转换装置。固体氧化物电解池的作用可以将电能转化为化学能。也就是说，固体氧化物电解池可以通过高效电解，将电能转化为氢气，进行能源储存，其法拉第电流效率可达100％。固体氧化物电解池所用的材料为陶瓷，加工成本较低。但由于SOEC的运行温度较高，一般的工作温度在600～1000℃，而船舶供热系统产生的蒸汽温度达不到该工作温度，本专利技术通过将船舶供热系统与船舶风力发电系统相结合，能够保障固体氧化物电解系统的工作温度，实现海水制氢的效果。
[0010]本专利技术中远洋船舶是指适于无限航区，可航行于远洋航线的船。特指经批准参与国际航线运营，从事远洋运输的船舶。远洋船舶具有较大的续航能力，耐波性良好。
[0011]优选地，所述船舶中央冷却系统包括依次连接的船舶发动机、淡水冷却装置和海水冷却装置。
[0012]优选地，所述淡水冷却出口管设置在淡水冷却装置上。
[0013]优选地，所述海水冷却装置上设置有海水出口。
[0014]优选地，所述海水冷却装置中的海水出口与所述固体氧化物电解系统相连。
[0015]优选地，所述船舶中央冷却系统还包括为所述海水冷却装置输送海水的液相输送装置。
[0016]优选地，所述液相输送装置为海水泵。
[0017]优选地，所述船舶发动机为船舶柴油机。
[0018]优选地，所述船用供热系统为船用锅炉。
[0019]优选地，所述船用锅炉上设置有淡水入口和蒸汽出口。
[0020]优选地，所述船舶中央冷却系统的淡水冷却出口管与所述船用供热系统的淡水入口相连。
[0021]优选地，所述固体氧化物电解系统包括固体氧化物电解池和设置在所述固体氧化物电解池外部的加热装置。
[0022]优选地，所述固体氧化物电解池自下而上依次包括燃料极支撑层、燃料极功能层、电解质层、阻隔层和空气极层。
[0023]现有的电解池不能满足电解海水长期稳定制氢，与质子交换膜电解池和碱性电解池相比，固体氧化物电解池不需要昂贵的催化剂和贵金属，固体氧化物电解池的本身来自于陶瓷材料，造价低廉。
[0024]优选地，所述固体氧化物电解池包括平管式阳极支撑型固体氧化物电解池，优选为IEK自主研发的ASCs电池(Electrochemical Performance and Preliminary Post
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Mortem Analysis of a Solid Oxide Cell Stack with 20,000h of Operation.Fang Q et al.Journal of The Electrochemical Society.2018；165:F38
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F45.)。该固体氧化物电解池能够实现万级小时以上的稳定运行，可以完全实现船舶的零污染排放。
[0025]优选地，所述固体氧化物电解池包括有氢气出口和氧气出口。
[0026]优选地，所述装置系统还包括与所述氧气出口相连的氧气储存装置。
[0027]优选地，所述装置系统还包括与所述氢气出口相连的氢气储存装置。
[0028]优选地，所述氢气出口还与所述船舶供热系统相连。
[0029]优选地，所述装置系统还包括与所述氢气出口相连的临时供氢站。
[0030]本专利技术所述装置系统还能够将富裕的氢气收集起来构建临时供氢站，从而能够实
现海上移动的加氢站，为小型船舶提供氢能源，克服了目前船舶加氢困难的问题。
[0031]优选地，所述装置系统还包括设置在所述船舶风力发电系统与所述固体氧化物电解系统之间的稳压器。
[0032]本专利技术对所述稳压器没有特殊限制，可采用本领域技术人员熟知的稳压器。
[0033]优选地，所述加热装置上包括有蒸汽入口和电加热器件。
[0034]本专利技术对所述电加热器件没有特殊限制，可采用本领域技术人员熟知的电加热器件，例如可以是热电阻等。
[0035]优选地，所述船用供热系统中蒸汽出口与所述固体氧化物电解系统中的蒸汽入口相连。
[0036]优选地，所述船舶风力发电系统与所述电加热器件相连。
[0037]优选地，所述重油掺氢系统为固定床反应器。
[0038]本专利技术对所述固定床反应器中采用的催化剂、固定床反应器的形式等没有任何限定，可采用本领域技术人员熟知的任何可用于远洋船舶的重油掺氢系统。
[0039]第二方面，本专利技术提供一种远洋船舶能源联供的方法，所述方法采用第一方面所述的远洋船舶能源联供的装置系统进行。
[0040]本专利技术第二方面提供的远洋船舶能源联供的方法能够实现远洋船舶直接电解海水制氢，避免了氢气的长距离运输，而且可以实现能量的多级利用，并增加氢能源船舶的远洋续航。
[0041]优选地，所述方法包括：
[0042]船舶中央冷却系统产生的换热淡水输送至船用供热系统产生蒸汽，船舶中央冷却系统产生的换热海水输送至固体氧化物电解系统待电解。
[0043]所述蒸汽与船舶风力发电系统产生的电能共同为所述固体氧化物电解系统电解海水提供能量，所述电解海水同时产生氢气和氧气；所述氢气部分输送至重油掺氢系统中改善重油品质，所述重油掺氢系统将改善后的燃料油输送至船舶发动机中作为燃料使用。
[0044]本专利技术中远洋船舶用的重油的密度可达到0.94～1.06g/cm3，例如可以是0.94g/cm3、0.95g/cm3、0.96g/cm3、0.98g/cm3、1.0g/cm3、1.01g/cm3、1.02g/cm3、1.05g/cm3或1.06g/cm3等。重油的黏度在50～2000mm2/s，例如可以是50mm2/s、100mm2/s、200mm2/s、300mm2/s、500mm2/s、600mm2/s、700mm2/s、800mm2/s、900mm2/s、1000mm2/s、1200mm2/s、1300mm2/s、1400mm2/s、1500mm2/s、1800mm2/s或2000mm2/s等。
[0045]远洋船舶为了降低成本一般采用的重油密度大黏度高，造成燃油储存、输送、净化和雾化困难，而且重油含有较多的水分、灰分、硫、钒、钠、硅和残炭等杂质，其中杂质加剧了柴油机燃烧室部件和喷油设备元件的腐蚀和磨损，而且做功燃烧之后的尾气对海洋环境的污染较大，考虑到减轻船舶远洋航行过程中对海洋环境的污染，所以对重油进行掺氢处理。
[0046]优选地，所述氢气部分输送至临时供氢站用于给小型船舶加氢。
[0047]优选地，所述氢气部分输送至船舶供热系统中用于产生蒸汽。
[0048]优选地，所述氧气输送至氧气储存装置中备用。
[0049]优选地，所述蒸汽的温度为500～600℃，例如可以是500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、590℃或600℃等。
[0050]优选地，所述固体氧化物电解池的工作温度为600～1000℃，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种远洋船舶能源联供的装置系统，其特征在于，所述装置系统包括：船舶中央冷却系统、重油掺氢系统、船用供热系统、固体氧化物电解系统和船舶风力发电系统；所述船舶中央冷却系统包括船舶发动机；所述船舶中央冷却系统的淡水冷却出口管与所述船用供热系统相连；所述船用供热系统中蒸汽出口与所述固体氧化物电解系统相连；所述船舶风力发电系统通过电力设施与所述固体氧化物电解系统相连；所述固体氧化物电解系统的氢气出口与所述重油掺氢系统相连；所述重油掺氢系统的燃料油出口与所述船舶发动机相连。2.根据权利要求1所述的远洋船舶能源联供的装置系统，其特征在于，所述船舶中央冷却系统包括依次连接的船舶发动机、淡水冷却装置和海水冷却装置；优选地，所述淡水冷却出口管设置在淡水冷却装置上；优选地，所述海水冷却装置上设置有海水出口；优选地，所述海水冷却装置中的海水出口与所述固体氧化物电解系统相连。3.根据权利要求2所述的远洋船舶能源联供的装置系统，其特征在于，所述船舶中央冷却系统还包括为所述海水冷却装置输送海水的液相输送装置；优选地，所述液相输送装置为海水泵；优选地，所述船舶发动机为船舶柴油机。4.根据权利要求1～3任一项所述的远洋船舶能源联供的装置系统，其特征在于，所述船用供热系统为船用锅炉；优选地，所述船用锅炉上设置有淡水入口和蒸汽出口；优选地，所述船舶中央冷却系统的淡水冷却出口管与所述船用供热系统的淡水入口相连。5.根据权利要求1～4任一项所述的远洋船舶能源联供的装置系统，其特征在于，所述固体氧化物电解系统包括固体氧化物电解池和设置在所述固体氧化物电解池外部的加热装置；优选地，所述固体氧化物电解池自下而上依次包括燃料极支撑层、燃料极功能层、电解质层、阻隔层和空气极层；优选地，所述固体氧化物电解池包括有氢气出...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆军，宋子晗，官万兵，潘虎，桑君康，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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