[發(fā)明專利]一種發(fā)電及制冷一體化的系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410428203.0
• 申請(qǐng)日: 2014-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105371521A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海合既得動(dòng)氫機(jī)器有限公司
• 主分類號(hào): F25B15/04
• 分類號(hào): F25B15/04;C01B3/34;F02G5/00;B60H1/32
• 代理公司: 上海金盛協(xié)力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31242
• 代理人: 王松

1.一種發(fā)電及制冷一體化的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：甲醇制氫設(shè)備、氫發(fā)電設(shè)備、制冷空調(diào)設(shè)備、移動(dòng)冰箱設(shè)備、氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)、收集利用子系統(tǒng)；

所述甲醇制氫設(shè)備制備氫氣，將制得的氫氣輸送至氫發(fā)電設(shè)備；氫發(fā)電設(shè)備利用氫氣發(fā)出電能，并釋放熱能；制冷空調(diào)設(shè)備、移動(dòng)冰箱設(shè)備利用氫發(fā)電設(shè)備釋放的熱能或/和甲醇制氫設(shè)備重整制氫釋放的余熱制冷；

所述甲醇制氫設(shè)備利用甲醇及水制備氫氣，所述甲醇制氫設(shè)備包括固態(tài)氫氣儲(chǔ)存容器、液體儲(chǔ)存容器、原料輸送裝置、制氫裝置、膜分離裝置；

所述制氫裝置包括換熱器、氣化室、重整室；膜分離裝置設(shè)置于分離室內(nèi)，分離室設(shè)置于重整室的里面；

所述固態(tài)氫氣儲(chǔ)存容器、液體儲(chǔ)存容器分別與制氫裝置連接；液體儲(chǔ)存容器中儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇和水；

所述固態(tài)氫氣儲(chǔ)存容器中儲(chǔ)存固態(tài)氫氣，當(dāng)制氫系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氫氣，氣態(tài)氫氣通過(guò)燃燒放熱，為制氫裝置提供啟動(dòng)熱能，作為制氫裝置的啟動(dòng)能源；或者，所述甲醇制氫設(shè)備利用快速啟動(dòng)裝置提供啟動(dòng)能源啟動(dòng)；快速啟動(dòng)裝置包括加熱機(jī)構(gòu)、氣化管路，氣化管路的內(nèi)徑為1～2mm，氣化管路緊密地纏繞于加熱機(jī)構(gòu)上；所述氣化管路的一端連接液體儲(chǔ)存容器，將甲醇送入氣化管路中；氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過(guò)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)點(diǎn)火燃燒；或者，氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達(dá)到自燃點(diǎn)，甲醇從氣化管路輸出后直接自燃；所述快速啟動(dòng)裝置為制氫裝置提供啟動(dòng)能源；所述重整室內(nèi)壁設(shè)有加熱管路，加熱管路內(nèi)放有催化劑；所述快速啟動(dòng)裝置通過(guò)加熱所述加熱管路為重整室加熱；

所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)原料輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；

氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室下部及中部溫度為300℃～420℃；

所述重整室上部的溫度為400℃～570℃；重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部，能通過(guò)重整室上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；

所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為350℃～570℃；分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣；

所述原料輸送裝置提供動(dòng)力，將液體儲(chǔ)存容器中的原料輸送至制氫裝置；所述原料輸送裝置向原料提供0.15～5MPa的壓強(qiáng)，使得制氫裝置制得的氫氣具有足夠的壓強(qiáng)；

所述制氫裝置啟動(dòng)制氫后，制氫裝置制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持制氫裝置運(yùn)行；

所述制氫裝置制得的氫氣輸送至膜分離裝置進(jìn)行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內(nèi)外壓強(qiáng)之差大于等于0.7M Pa；

所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75％～78％，銀占22％～25％；

所述甲醇制氫設(shè)備將制得的氫氣通過(guò)傳輸管路實(shí)時(shí)傳輸至氫發(fā)電設(shè)備；所述傳輸管路設(shè)有氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)，用于調(diào)整傳輸管路中的氣壓；所述氫發(fā)電設(shè)備利用甲醇制氫設(shè)備制得的氫氣發(fā)電；

所述氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)包括微處理器、氣體壓力傳感器、閥門(mén)控制器、出氣閥、出氣管路；所述氣體壓力傳感器設(shè)置于傳輸管路中，用以感應(yīng)傳輸管路中的氣壓數(shù)據(jù)，并將感應(yīng)的氣壓數(shù)據(jù)發(fā)送至微處理器；所述微處理器將從氣體壓力傳感器接收的該氣壓數(shù)據(jù)與設(shè)定閾值區(qū)間進(jìn)行比對(duì)；當(dāng)接收到的壓力數(shù)據(jù)高于設(shè)定閾值區(qū)間的最大值，微處理器控制閥門(mén)控制器打開(kāi)出氣閥設(shè)定時(shí)間，使得傳輸管路中氣壓處于設(shè)定范圍，同時(shí)出氣管路的一端連接出氣閥，另一端連接所述甲醇制氫設(shè)備，通過(guò)燃燒為甲醇制氫設(shè)備的需加熱設(shè)備進(jìn)行加熱；當(dāng)接收到的壓力數(shù)據(jù)低于設(shè)定閾值區(qū)間的最小值，微處理器控制所述甲醇制氫設(shè)備加快原料的輸送速度；

所述收集利用子系統(tǒng)連接氫發(fā)電設(shè)備的排氣通道出口，從排出的氣體中分別收集氫氣、氧氣、水，利用收集到的氫氣、氧氣供甲醇制氫設(shè)備或/和氫發(fā)電設(shè)備使用，收集到的水作為甲醇制氫設(shè)備的原料，從而循環(huán)使用；

所述收集利用子系統(tǒng)包括氫氧分離器、氫水分離器、氫氣止回閥、氧水分離器、氧氣止回閥，將氫氣與氧氣分離，而后分別將氫氣與水分離、氧氣與水分離；

所述制冷空調(diào)設(shè)備、移動(dòng)冰箱設(shè)備均包括冷凝器、蒸發(fā)器、若干節(jié)流閥、第一吸附發(fā)生器、第二吸附發(fā)生器；所述第一吸附發(fā)生器、第二吸附發(fā)生器內(nèi)設(shè)有含氨混合液，含氨混合液為氨-氨絡(luò)合劑-水混合液或?yàn)榘?磷酸氫氨-水混合液；

所述氫發(fā)電設(shè)備的散熱機(jī)構(gòu)分別連接第一吸附發(fā)生器、第二吸附發(fā)生器；所述第一吸附發(fā)生器與第二吸附發(fā)生器分別通過(guò)第一節(jié)流閥、第二節(jié)流閥連接冷凝器；所述第一吸附發(fā)生器與第二吸附發(fā)生器分別通過(guò)第三節(jié)流閥、第四節(jié)流閥連接蒸發(fā)器；冷凝器通過(guò)第五節(jié)流閥與蒸發(fā)器連接；所述第一節(jié)流閥、第二節(jié)流閥、第三節(jié)流閥、第四節(jié)流閥、第五節(jié)流閥通過(guò)節(jié)流閥控制器控制其通斷；

第一工作周期中，第一吸附發(fā)生器受到來(lái)自氫發(fā)電設(shè)備的散熱機(jī)構(gòu)的熱能或/和甲醇制氫設(shè)備重整制氫后的余熱，脫附為氣態(tài)氨，經(jīng)過(guò)冷凝器冷凝為液態(tài)氨，釋放熱，熱由冷卻介質(zhì)帶出；液態(tài)氨通過(guò)第五節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)為氣態(tài)氨，同時(shí)吸收熱量制冷；氣態(tài)氨進(jìn)入第二吸附發(fā)生器，在冷卻條件下與其中的含氨混合液發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成氨絡(luò)合物；

第二工作周期中，第二吸附發(fā)生器受到來(lái)自氫發(fā)電設(shè)備的散熱機(jī)構(gòu)的熱能或/和甲醇制氫設(shè)備重整制氫后的余熱，脫附為氣態(tài)氨，經(jīng)過(guò)冷凝器冷凝為液態(tài)氨，釋放熱，熱由冷卻介質(zhì)帶出；液態(tài)氨通過(guò)第五節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)為氣態(tài)氨，同時(shí)吸收熱量制冷；氣態(tài)氨進(jìn)入第一吸附發(fā)生器，在冷卻條件下與其中的含氨混合液發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成氨絡(luò)合物；如此循環(huán)。