一种吸附-反应-储存一体化水合物固态储氢装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种吸附

【技术实现步骤摘要】
一种吸附
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反应
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储存一体化水合物固态储氢装置及方法


[0001]本专利技术涉及清洁能源
，具体而言，涉及一种吸附
‑
反应
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储存一体化水合物固态储氢装置及方法。

技术介绍

[0002]氢能是一种绿色无碳、灵活高效、应用场景丰富的二次能源，对构建清洁低碳安全高效的能源体系、实现碳达峰、碳中和目标，具有重要意义。目前制氢技术已经较为成熟，但由于氢气分子能渗透通过最常见的罐体材料，导致氢气会出现稳定的流失，同时氢气的可燃性在储存和运输过程中的安全问题也给储氢技术带来了巨大的挑战并且制约了氢能在工业上的应用发展，氢能的储运等相关技术亟待改善和优化。
[0003]现有技术中储氢方式主要有：气态储氢、液态储氢和固态储氢，高压气态储氢是目前最常用且发展比较成熟的储氢技术，高压气态储氢的储氢压力工作压力高，多用35MPa、70MPa的高压储氢瓶，但氢气分子具有渗透作用，钢制瓶容易出现氢脆现象，安全隐患大；低温液态储氢能耗高，液化1kg的氢气需要消耗4～10千瓦时的电能，容器渗透的热量易引起液态氢的蒸发，而且液氢的存储也需要耐超低温和保持超低温的特殊容器(抗冻、抗压、严格绝热)，导致储氢成本比较高；有机液态储氢是通过不饱和烃类和对应的饱和烃类与氢气发生可逆反应来实现氢气的储存与释放，但该方法存在脱氢技术复杂、脱氢能耗大、脱氢气体纯度低等问题。
[0004]影响氢气储存的主要因素是储氢的气压及温度，现有的储氢方法压力较高或温度较低，生产成本高，氢气存储率低且储氢速率较慢，不能满足大规模、长距离的氢气储运需求，制约了氢能在工业上的应用发展。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的之一在于提供一种吸附
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反应
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储存一体化水合物固态储氢装置及方法，其能解决储氢气压较高及温度较低，设备安全隐患，氢气存储率低且储氢速率较慢，储氢成本高，不能满足大规模、长距离的氢气储运需求的技术问题。
[0006]本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：
[0007]一种吸附
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反应
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储存一体化水合物固态储氢装置，包括：
[0008]箱体，所述箱体为多层复合结构，所述多层复合结构外层为铝合金材料、中层为聚丙稀材料及内层为聚烯烃材料，所述箱体外壁设置有输液管和输气管；
[0009]罐体，一个或多个所述罐体可拆卸地设置在所述箱体内部，所述罐体内部填充基于碳基材料穿插的MOFs复合储氢材料；
[0010]预冷盘管，所述预冷盘管设置在所述箱体内壁；
[0011]进气口，所述进气口与所述预冷盘管相连通。
[0012]进一步地，所述吸附
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反应
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储存一体化水合物固态储氢装置，还包括：安全阀，所述安全阀设置在所述罐体顶端开口处。
[0013]进一步地，所述吸附
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反应
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储存一体化水合物固态储氢装置，还包括：压力检测仪表，所述压力检测仪表与所述安全阀相连接。
[0014]进一步地，所述吸附
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反应
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储存一体化水合物固态储氢装置，还包括：电子三通阀，所述电子三通阀连接所述安全阀的侧端阀口，所述电子三通阀的阀门一与所述输气管相连接，其阀门二与所述输液管相连接。
[0015]进一步地，所述吸附
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反应
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储存一体化水合物固态储氢装置，还包括：密封圈，所述密封圈设置在所述罐体上端与所述箱体相连接。
[0016]进一步地，所述罐体内部设置有温度传感器。
[0017]进一步地，所述箱体上端与所述罐体密封处设置有防尘刮片，所述防尘刮片下方设置有刮水圈。
[0018]进一步地，所述箱体内部设置隔板和罐体底托。
[0019]进一步地，所述箱体和所述罐体之间填充冷媒液。
[0020]本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：
[0021]一种吸附
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反应
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储存一体化水合物固态储氢方法，包括以下步骤：氢气经预冷处理后输入罐体内，所述氢气与MOFs复合储氢材料充分接触后，然后向所述罐体内注水，使氢气与水反应生成水合物并吸附在所述MOFs复合储氢材料上。
[0022]相对于现有技术，本专利技术提供的一种吸附
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反应
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储存一体化水合物复合固态储氢装置及方法，至少具有以下有益效果：
[0023]1、本专利技术结合吸附储氢和水合物储氢两种技术，氢气经预冷，气体进入罐体内被MOFs复合储氢材料吸附，然后再反应生成水合物，该水合物同样可以吸附在MOFs复合储氢材料上，并储存在罐体内，其显著提高了氢气的储存率，降低了储氢成本且提高了储氢的安全性，能够满足大规模、长距离的氢气储运需求，有利于氢能在工业应用中推广，本专利技术采用先吸附，后反应，再储存的水合物复合固态储氢法，形成II型水合物，该储氢方法的使用，能够更好地提供反应所需的温和条件。
[0024]2、该罐体内部填充基于碳基材料穿插的MOFs复合储氢材料作为生成水合物的载体，MOFs作为金属有机框架物，具有高比表面积、孔径大小可调节的特点，通过在MOFs中穿插碳基材料调节到合适孔径、增大该储氢材料的比表面积，使MOFs中的构架连接和有机连接基官能化，增强MOFs的氢吸附性能及结构稳定性，从而降低装置所要承受的压力，提高了储氢及运输过程的安全性，该材料具有多孔的特性
，
能够为气体在连续或非连续介质中扩散提供微通道，强化氢气水合物生成所必须的气体传质和热量传递过程，强化水合物的成核及生长，使得水合物诱导期相对于纯氢气水合物缩短10倍，水合物生成速度提升至0.1mol/h以上，储氢密度相对于纯氢气水合物储氢密度提高67％，达到4.5wt％以上；
[0025]3、该采用多罐体同时储氢，能够一次性储存大量氢气，并且罐体可重复使用，降低成本，罐体可拆卸，方便运输。
[0026]4、该采用冷媒液对流传热的方法，在箱体内部安装隔板，形成上下两部分错位对流，提高制冷效率，以保证水合物生成反应高效进行。
[0027]5、该安装压力检测仪表和安全阀，能够检测罐体内部压力实时状态，提高该装置在工作及罐体运输过程中的安全性，能够降低因为特殊原因造成的罐内温度升高导致气体释放所造成的安全隐患。
附图说明
[0028]此处所说明的附图用来提供对本的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0029]图1为本申请实施例中吸附
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反应
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储存一体化水合物固态储氢装置的内部结构示意图；
[0030]图2为本申请实施例中吸附
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反应
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储存一体化水合物固态储氢装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸附
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反应
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储存一体化水合物固态储氢装置，其特征在于，包括：箱体(9)，所述箱体(9)为多层复合结构，所述多层复合结构外层为铝合金材料、中层为聚丙稀材料及内层为聚烯烃材料，所述箱体(9)外壁设置有输液管(2)和输气管(3)；罐体(4)，一个或多个所述罐体(4)可拆卸地设置在所述箱体(9)内部，所述罐体(4)内部填充基于碳基材料穿插的MOFs复合储氢材料；预冷盘管(6)，所述预冷盘管(6)设置在所述箱体(9)内壁；进气口(8)，所述进气口(8)与所述预冷盘管(6)相连通。2.根据权利要求1所述的一种吸附
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反应
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储存一体化水合物固态储氢装置，其特征在于，还包括：安全阀(17)，所述安全阀(17)设置在所述罐体(4)顶端开口处。3.根据权利要求2所述的一种吸附
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反应
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储存一体化水合物固态储氢装置，其特征在于，还包括：压力检测仪表(18)，所述压力检测仪表(18)与所述安全阀(17)相连接。4.根据权利要求3所述的一种吸附
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反应
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储存一体化水合物固态储氢装置，其特征在于，还包括：电子三通阀(1)，所述电子三通阀(1)连接所述安全阀(17)的侧端阀口，所述电子三通阀(1)的阀门一(10)与所述输气管(3)相连接，其阀门二(11)与所述输液管(2)相连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：程传晓，肖艳秋，齐天，朱世权，金听祥，吴学红，胡文凤，张振亚，张军，刘建秀，尚春哥，薛茗元，魏硕，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：