【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及甲醇重整固态储氢供氢船舶氢能动力系统，具体的说是利用甲醇重整气冷凝余热或燃料电池的冷却水、选择性氧化反应余热、船舶循环水等余热为固态放氢提供热量，创新性的采用金属氢化物储氢提纯技术代替传统的psa提纯方式，将传统的甲醇重整制氢由高压储存减压供给，变为了低压储存直接供给，实现了氢燃料船舶从加氢、储氢、用氢的整体解决方案。
技术介绍
1、氢气在常温下是气体，通过高压或者低温液态储氢运输，运输不方便，而且成本较高。另外，全球范围内包括国内加氢站的数量都非常有限，而且加氢站的成本很高，建造审批流程复杂，很难在短时间内大规模建立整个加氢基础设施。利用甲醇重整实时制氢并供给给燃料电池，可以做到即制即用，优点突出。
2、甲醇重整催化是吸热反应，所需反应温度在250℃左右，现有技术多采用外部热源并通过导热油或蒸汽作为换热介质提供热源，增加了额外换热设备和能源消耗；另外，在船舶上很难提供高温的额外热源，且空间利用率要求极高，采用外部热源不适合船舶供气系统。
3、甲醇重整气中氢气含量在70％左右，在引入末端用气设备前需要先提纯，以增加氢能密度，提高氢能利用效率。现有技术多采用psa变压吸附技术提纯氢气，但该技术中氢气仍以高压气态存在，供给末端用气设备需要减压处理，且船舶运行过程中容易受到冲压撞击，存在安全隐患，另外该技术工艺复杂、占地空间较大、成本偏高，不利于在船舶上推广应用。
技术实现思路
1、为解决现有技术所引起的上述问题，本专利技术提供一种甲醇重整固态储氢供
2、为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个实例甲醇重整固态储氢供氢船舶氢能动力系统，采用甲醇重整制氢实时提供氢气，无需额外建设固定加氢站,增加了船舶续航里程；采用固态储氢放氢技术提纯重整富氢气体，将传统的高压储存减压供给变为低压储存直接供给，简化了工艺流程、挺高了船舶空间利用率，储存过程中氢气以固态存在，增加了船舶行驶过程中的安全性；氢气重整所需热源主要由固态储氢反应过程中含氢尾气与空气催化反应放热提供，由氢燃料电池阳极反应含氢尾气辅助提供，解决了船舶无额外高温热源的问题。
3、另外，根据本专利技术的一个实例船舶固态储氢供氢系统，采用固态金属氢化物催化剂，储氢过程中将氢气吸附提纯，放氢技术温度界限普通，易于实现，有利于大体量氢气提纯处理。
4、有益效果
5、根据本专利技术的船舶甲醇重整固态储氢供氢系统，将甲醇与去离子水在燃烧重整器中反应生产富氢气体，并被固态储氢放氢系统提纯，然后供给给燃料电池发电。所述燃烧重整固态储氢放氢系统有以下优点：采用甲醇重整制氢结合固态储氢放氢技术，可持续为氢燃料电池发电和甲醇内燃机提供精纯氢气，提高内燃机效率并且减少二氧化碳的排放，不但增加了续航里程而且为船舶提供了最简单高效的热电联供解决方案；甲醇与去离子水在燃烧重整所需热量，由固态储氢反应过程中含氢尾气与空气催化反应放热提供，无需额外热源；采用金属氢化物储氢提纯技术，将传统的甲醇重整制氢由高压储存减压供给，变为了低压储存直接供给，实现了氢燃料船舶从加氢、储氢、用氢的整体解决方案；采用二氧化碳捕捉系统对甲醇重整排放的二氧化碳在未燃烧前使用二氧化碳捕捉系统进行收集可以达到零排放的目的，将捕集的二氧化碳进行液化储存，可以作为工业甲醇生产的原料，真正实现碳循环。
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1.一种甲醇重整固态储氢供氢船舶氢能动力系统，用于将甲醇水溶液重整为富氢气体，然后经固态储氢、放氢为燃料电池发电或甲醇内燃机提供稳定持续且纯度满足要求的氢气，并通过CO2捕捉系统将甲醇重整尾气进入重整器燃烧室之前将CO2进液化封存，其特征在于，所述供氢系统包括：
2.根据权利要求1所述的甲醇重整固态储氢供氢船舶氢能动力系统，其特征在于，所述甲醇去离子水原料加注系统，包括甲醇燃料仓(1-1)、去离子水储罐(1-2)、甲醇水溶液储罐(1-3)、甲醇泵(1-4)、去离子水泵(1-5)；所述甲醇燃料仓(1-1)的出口通过所述甲醇泵(1-4)及甲醇供给第二支路电磁阀(1-7)与所述甲醇水溶液罐(1-3)相连；通过第一支路电磁阀(1-6)与所述甲醇燃烧重整器燃烧室(2-4)入口相连；所述去离子水罐(1-2)出口通过所述去离子水泵(1-5)及甲醇供给第二支路电磁阀(1-7)与所述甲醇水溶液罐(1-3)进口相连。
3.根据权利要求2所述的甲醇重整固态储氢供氢船舶氢能动力系统，其特征在于，所述甲醇去离子水原料加注系统在原料初次加注时，所述甲醇供给第一支路电磁阀(1-6)关闭
4.根据权利要求1所述的甲醇重整固态储氢供氢船舶氢能动力系统，其特征在于，所述甲醇燃烧重整制氢系统包括甲醇水溶液供给泵(2-1)、换热器(2-2)、气化器(2-3)、甲醇燃烧重整器(2-4)、冷凝器(2-5)、CO选择性氧化器(2-6)、鼓风机一(2-7)和鼓风机二(2-8)；所述甲醇燃烧重整器(2-4)重整室原料进口通过气化器(2-3)与所述换热器(2-2)出液口相连，所述甲醇燃烧重整器(2-4)重整室产品出口通过换热器(2-2)与所述冷凝器(2-5)进气口相连，所述CO选择氧化器(2-6)进气口与所述冷凝器(2-5)出气口和所述鼓风机一(2-7)出口相连；所述冷凝器(2-5)进水口通过去离子水泵(1-5)与所述去离子水罐(1-2)出口相连，所述CO选择性氧化器(2-6)进水口与所述冷凝器(2-5)出水口相连。
5.根据权利要求4所述的甲醇重整固态储氢供氢船舶氢能动力系统，其特征在于，所述甲醇燃烧重整器(2-4)燃烧室出口与所述气化器(2-3)一侧相连，换热后从另一侧排出，并将甲醇水溶液气化过热至190℃～350℃。
6.根据权利要求4所述的甲醇重整固态储氢供氢船舶氢能动力系统，其特征在于，所述换热器(2-2)冷侧进口与所述甲醇水溶液泵(2-1)出口相连，所述换热器(2-2)冷侧出口与所述气化器(2-3)冷侧进口相连，所述换热器冷侧甲醇水溶液升温热量来自所述甲醇燃烧重整富氢气体。
7.根据权利要求4所述的甲醇重整固态储氢供氢船舶氢能动力系统，其特征在于，所述冷凝器(2-5)冷侧冷却水吸收热侧重整富氢气所释放的热量升温，随后进入所述CO选择性氧化器(2-6)带走CO氧化反应所放出的热量进一步升温，两次换热所获取的热量作为所述固态储氢放氢装置放氢反应的热源。
8.根据权利要求4所述的甲醇重整固态储氢供氢船舶氢能动力系统，其特征在于，所述CO选择性氧化器(2-6)气体管出口设有CO含量检测仪表，当所述CO含量检测仪表检测重整富氢气体中含有CO超过某一值，则关闭通向所述固态储氢放氢系统的电磁阀210(2-10)，同时打开通向所述CO选择性氧化器(2-6)进口的电磁阀211(2-11)，重整气经鼓风机一(2-7)增压后返回所述CO选择性氧化器，重新参与氧化反应，直至气体所含CO含量控制在10ppm以下。
9.根据权利要求4所述的甲醇重整固态储氢供氢船舶氢能动力系统，其特征在于，所述鼓风机二(2-8)进口连接空气过滤器，以保证引进空气为清洁空气，所述鼓风机二(2-8)出口通过所述第一支路气动阀(2-12)与所述CO选择性氧化器(2-6)气体入口相连，并通过所述第一支路气动阀(2-12)控制空气流量；所述引入氧气与甲醇重整气CO摩尔比控制在0.5～1.5。
10.根据权利要求4所述的甲醇重整固态储氢供氢船舶氢能动力系统，其特征在于，所述鼓风机二(2-8)出口通过所述第二支路气动阀(2-13)与所述甲醇燃烧重整器(2-4)燃烧室入口相连，并通过气体阀控制引进空气流量；所述空气与甲醇流量比1.0～1.2。
...【技术特征摘要】
1.一种甲醇重整固态储氢供氢船舶氢能动力系统，用于将甲醇水溶液重整为富氢气体，然后经固态储氢、放氢为燃料电池发电或甲醇内燃机提供稳定持续且纯度满足要求的氢气，并通过co2捕捉系统将甲醇重整尾气进入重整器燃烧室之前将co2进液化封存，其特征在于，所述供氢系统包括：
2.根据权利要求1所述的甲醇重整固态储氢供氢船舶氢能动力系统，其特征在于，所述甲醇去离子水原料加注系统，包括甲醇燃料仓(1-1)、去离子水储罐(1-2)、甲醇水溶液储罐(1-3)、甲醇泵(1-4)、去离子水泵(1-5)；所述甲醇燃料仓(1-1)的出口通过所述甲醇泵(1-4)及甲醇供给第二支路电磁阀(1-7)与所述甲醇水溶液罐(1-3)相连；通过第一支路电磁阀(1-6)与所述甲醇燃烧重整器燃烧室(2-4)入口相连；所述去离子水罐(1-2)出口通过所述去离子水泵(1-5)及甲醇供给第二支路电磁阀(1-7)与所述甲醇水溶液罐(1-3)进口相连。
3.根据权利要求2所述的甲醇重整固态储氢供氢船舶氢能动力系统，其特征在于，所述甲醇去离子水原料加注系统在原料初次加注时，所述甲醇供给第一支路电磁阀(1-6)关闭，所述甲醇供给第二支路电磁阀(1-7)开启，所述甲醇泵(1-4)和所述去离子水泵(1-5)开启，所述去离子水与工业甲醇摩尔比1.0～1.5。
4.根据权利要求1所述的甲醇重整固态储氢供氢船舶氢能动力系统，其特征在于，所述甲醇燃烧重整制氢系统包括甲醇水溶液供给泵(2-1)、换热器(2-2)、气化器(2-3)、甲醇燃烧重整器(2-4)、冷凝器(2-5)、co选择性氧化器(2-6)、鼓风机一(2-7)和鼓风机二(2-8)；所述甲醇燃烧重整器(2-4)重整室原料进口通过气化器(2-3)与所述换热器(2-2)出液口相连，所述甲醇燃烧重整器(2-4)重整室产品出口通过换热器(2-2)与所述冷凝器(2-5)进气口相连，所述co选择氧化器(2-6)进气口与所述冷凝器(2-5)出气口和所述鼓风机一(2-7)出口相连；所述冷凝器(2-5)进水口通过去离子水泵(1-5)与所述去离子水罐(1-2)出口相连，所述co选择性氧化器(2-6)进水口与所述冷凝器(2-5)出水口相连。
...【专利技术属性】
技术研发人员：曹学磊，张吉恒，刘炳言，赵锐，董琨，郑建，
申请(专利权)人：海德威科技集团青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：
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