[發(fā)明專利]金屬氫化物制冷系統(tǒng)及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610726845.8
• 申請(qǐng)日: 2016-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN107782011A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏偉;張明杰;朱百發(fā);劉德昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島海爾智能技術(shù)研發(fā)有限公司
• 主分類號(hào): F25B15/09
• 分類號(hào): F25B15/09;F25B41/04
• 代理公司: 北京智匯東方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11391
• 代理人: 薛峰,劉長江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制冷設(shè)備，特別是涉及一種金屬氫化物制冷系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

目前，人們處于解決能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的需要，越來越重視對(duì)氫能的研究和應(yīng)用，氫氣具有單位質(zhì)量發(fā)熱值高、來源廣泛、清潔高效等優(yōu)點(diǎn)。在一定溫度和壓力下，金屬氫化物(也稱貯氫合金)在一定的溫度和壓力下，能夠可逆吸收、貯存、釋放氫氣。金屬氫化物和氫氣之間的反應(yīng)特點(diǎn)為吸氫時(shí)放熱，吸熱是放出氫氣，無論吸氫反應(yīng)還是放氫反應(yīng)，均與系統(tǒng)的溫度、壓力及合金成分相關(guān)。金屬氫化物與氫氣之間進(jìn)行反應(yīng)的熱效應(yīng)可以通過調(diào)節(jié)氫氣的流動(dòng)方向來控制反應(yīng)進(jìn)行的方向，實(shí)現(xiàn)熱能的轉(zhuǎn)換。

上述反應(yīng)特性使得金屬氫化物在能量轉(zhuǎn)換與利用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了一些金屬氫化物制冷系統(tǒng)，這些系統(tǒng)作為一種新穎的熱量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，具有環(huán)保安全靜音的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在著一些問題，影響了這類制冷系統(tǒng)的推廣使用，金屬氫化物需要交替吸氫和放氫，導(dǎo)致僅能間隙制冷，熱量利用效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種實(shí)現(xiàn)持續(xù)制冷的金屬氫化物制冷系統(tǒng)。

本發(fā)明一個(gè)進(jìn)一步的目的是要提高金屬氫化物制冷系統(tǒng)的熱效率。

本發(fā)明另一個(gè)進(jìn)一步的目的是要簡化金屬氫化物制冷系統(tǒng)的控制過程。

特別地，本發(fā)明提供了一種金屬氫化物制冷系統(tǒng)，其包括：第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器，其內(nèi)部均填充有金屬氫化物，以利用金屬氫化物的吸氫和脫氫反應(yīng)進(jìn)行放熱或吸熱；電化學(xué)壓縮裝置，設(shè)置于第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器之間，配置成根據(jù)第一反應(yīng)器和/或第二反應(yīng)器的運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器內(nèi)的氫氣流向，以使第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器分別交替進(jìn)行放熱和吸熱；載冷劑循環(huán)裝置，具有載冷劑管路和至少一個(gè)換熱器，其中載冷劑管路分別連通第一反應(yīng)器、第二反應(yīng)器以及換熱器，以利用其中的載冷劑將第一反應(yīng)器和/或第二反應(yīng)器的熱量傳輸至換熱器。

可選地，該金屬氫化物制冷系統(tǒng)還包括：可調(diào)電源，配置成受控地向電化學(xué)壓縮裝置提供直流電，直流電的極性根據(jù)第一反應(yīng)器和/或第二反應(yīng)器內(nèi)的金屬氫化物的運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行狀態(tài)確定。

可選地，換熱器包括第一換熱器和第二換熱器，并且載冷劑循環(huán)裝置還包括：載冷劑切換機(jī)構(gòu)，其與載冷劑管路連接，并配置成使第一換熱器保持與進(jìn)行放熱的第一反應(yīng)器或第二反應(yīng)器連通，并使第二換熱器保持與進(jìn)行吸熱的第一反應(yīng)器或第二反應(yīng)器連通。

可選地，載冷劑切換機(jī)構(gòu)包括：第一四通閥，其兩個(gè)入液端分別連接至第一換熱器與第二換熱器的載冷劑出口，其兩個(gè)出液端分別連接至第一反應(yīng)器與第二反應(yīng)器的載冷劑入口，以使第一四通閥切換第一換熱器和第二換熱器的載冷劑流出方向；以及第二四通閥，其兩個(gè)入液端分別連接至第一反應(yīng)器與第二反應(yīng)器的載冷劑出口，其兩個(gè)出液端分別連接至第一換熱器與第二換熱器的載冷劑入口，以使第二四通閥切換第一換熱器和第二換熱器的載冷劑流入方向。

可選地，該金屬氫化物制冷系統(tǒng)還包括：第一泵，設(shè)置于第一換熱器的載冷劑出口與第一四通閥之間的載冷劑管路上，配置成為流經(jīng)第一換熱器的載冷劑提供動(dòng)力；以及第二泵，設(shè)置于第二換熱器的載冷劑出口與第一四通閥之間的載冷劑管路上，配置成為流經(jīng)第二換熱器的載冷劑提供動(dòng)力。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種金屬氫化物制冷系統(tǒng)的控制方法。其中金屬氫化物制冷系統(tǒng)包括：利用金屬氫化物的吸氫和脫氫反應(yīng)進(jìn)行放熱或吸熱的第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器、設(shè)置于第一反應(yīng)器以及第二反應(yīng)器之間的電化學(xué)壓縮裝置、具有載冷劑管路和至少一個(gè)換熱器的載冷劑循環(huán)裝置，并且該金屬氫化物制冷系統(tǒng)的控制方法包括：檢測第一反應(yīng)器和/或第二反應(yīng)器的運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行狀態(tài)；根據(jù)運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器內(nèi)的氫氣流向，以使第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器分別交替進(jìn)行放熱和吸熱；以及切換載冷劑管路連通第一反應(yīng)器、第二反應(yīng)器以及換熱器的狀態(tài)，利用載冷劑循環(huán)裝置中的載冷劑將第一反應(yīng)器和/或第二反應(yīng)器的熱量傳輸至換熱器。

可選地，在切換載冷劑管路連通第一反應(yīng)器、第二反應(yīng)器以及換熱器的狀態(tài)的步驟之后還包括：將第一反應(yīng)器和/或第二反應(yīng)器的運(yùn)行時(shí)間清零。

可選地，金屬氫化物制冷系統(tǒng)還包括向電化學(xué)壓縮裝置提供直流電的可調(diào)電源，并且調(diào)整第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器內(nèi)的氫氣流向的步驟包括：根據(jù)運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行狀態(tài)確定直流電的極性，以調(diào)整電化學(xué)壓縮裝置傳輸氫氣的方向。