[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于鎂基儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)放氫系統(tǒng)及儲(chǔ)放氫方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810473605.0
• 申請(qǐng)日: 2018-05-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110498389A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒建新
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海鎂源動(dòng)力科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C01B3/00
• 分類(lèi)號(hào): C01B3/00
• 代理公司: 31220 上海旭誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 鄭立<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入國(guó)

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于鎂基儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)放氫系統(tǒng)，包括燃燒放熱單元、傳熱介質(zhì)循環(huán)單元和鎂基儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)放氫單元，其中，燃燒放熱單元被設(shè)置為可使燃料燃燒放熱；傳熱介質(zhì)循環(huán)單元被設(shè)置為可通過(guò)傳熱介質(zhì)的循環(huán)流動(dòng)將燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞至所述的鎂基儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)放氫單元；鎂基儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)放氫單元被設(shè)置為可儲(chǔ)放氫。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了固態(tài)儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)放氫領(lǐng)域，具體是一種基于鎂基儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)放氫系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

氫燃料交通工具的日益推廣普及，將氫能帶入了人們的視野。然而現(xiàn)階段使用的高壓氣瓶?jī)?chǔ)氫方式所使用的儲(chǔ)氫設(shè)備價(jià)格昂貴，且有安全性低存在巨大安全隱患等問(wèn)題，因此考慮構(gòu)建新的利用固態(tài)儲(chǔ)氫的可控供氫裝置。

鎂基儲(chǔ)氫材料可以通過(guò)與氫氣之間進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)可控的氫的儲(chǔ)存與釋放。其原理是，當(dāng)向鎂基儲(chǔ)氫材料中充入氫氣時(shí)，可以形成相應(yīng)的氫化物，形成固態(tài)儲(chǔ)氫，同時(shí)放出熱量。當(dāng)儲(chǔ)氫階段完成后，當(dāng)外界傳遞熱量給吸氫后形成的金屬氫化物時(shí)，金屬氫化物就會(huì)再分解為鎂基儲(chǔ)氫材料并放出氫氣，供電供熱。因鎂基儲(chǔ)氫材料具有密度小、儲(chǔ)氫量大、資源豐富等特點(diǎn)且成本低廉，因而被認(rèn)為是最具應(yīng)用前景的固態(tài)儲(chǔ)氫材料之一。

交通工具中的燃料系統(tǒng)通常都存在燃燒熱無(wú)法得到有效回收利用而造成的浪費(fèi)現(xiàn)象，通過(guò)熱傳導(dǎo)方式吸收熱量，并在指定條件下放熱，可以實(shí)現(xiàn)熱量的有效利用從而提高能量利用率，節(jié)約寶貴的地球資源。另外，為使放氫的過(guò)程平滑穩(wěn)定，同時(shí)希望這種余熱的利用與傳遞是可控的。

因此現(xiàn)有技術(shù)中存在著儲(chǔ)氫材料放氫需熱和燃料系統(tǒng)余熱浪費(fèi)的矛盾，以及如何穩(wěn)定地利用這種余熱的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供可以構(gòu)建固態(tài)儲(chǔ)氫的可控供氫裝置，先通過(guò)使用加氫裝置，將氫氣輸入固態(tài)儲(chǔ)氫的儲(chǔ)放氫系統(tǒng)，存儲(chǔ)起來(lái)；在離開(kāi)加氫站并工作運(yùn)行時(shí)，利用燃料系統(tǒng)余熱，使儲(chǔ)氫材料以一定速率、可控地、平滑地放氫，供能供電，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

本發(fā)明首先提供了一種一種基于鎂基儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)放氫系統(tǒng)，包括燃燒放熱單元、傳熱介質(zhì)循環(huán)單元和鎂基儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)放氫單元，其中，燃燒放熱單元被設(shè)置為可使燃料燃燒放熱；傳熱介質(zhì)循環(huán)單元被設(shè)置為可通過(guò)傳熱介質(zhì)的循環(huán)流動(dòng)將燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞至的鎂基儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)放氫單元；鎂基儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)放氫單元被設(shè)置為可儲(chǔ)放氫。

在一具體實(shí)施方式中，燃燒放熱單元包括燃料箱、燃燒室、將燃料從燃料箱中泵送至燃燒室的燃料泵、進(jìn)風(fēng)裝置和點(diǎn)火裝置；鎂基儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)放氫單元包括鎂基儲(chǔ)氫材料、儲(chǔ)氫管路和放氫管路；傳熱介質(zhì)循環(huán)單元包括形成閉合回路的吸熱管路、循環(huán)管路和放熱管路，吸熱管路被設(shè)置為可與燃燒室發(fā)生熱交換，放熱管路被設(shè)置為可與鎂基儲(chǔ)氫材料發(fā)生熱交換，吸熱管路和放熱管路之間通過(guò)循環(huán)管路相連，循環(huán)管路還包括可使傳熱介質(zhì)在傳熱介質(zhì)循環(huán)單元中循環(huán)流動(dòng)的循環(huán)泵。

進(jìn)一步地，鎂基儲(chǔ)氫材料為純鎂、鎂-鋁合金、鎂-鎳合金、鎂-鑭合金、鎂-鈰合金和鎂-釔合金中的一種或多種，其中鎂含量在75-100wt％之間，其他元素含量在0-15wt％之間。

進(jìn)一步地，還包括控溫單元，控溫單元被設(shè)置為可在200-400℃的范圍內(nèi)對(duì)鎂基儲(chǔ)氫材料的溫度進(jìn)行控制。

進(jìn)一步地，控溫單元包括測(cè)溫元件和控制元件，測(cè)溫元件被設(shè)置為可測(cè)量鎂基儲(chǔ)氫材料和/或傳熱介質(zhì)的溫度，控制元件被設(shè)置為可接收測(cè)溫元件傳來(lái)的溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)設(shè)定溫度對(duì)燃料泵、進(jìn)風(fēng)裝置和/或循環(huán)泵進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)向鎂基儲(chǔ)氫材料的供熱速度，從而對(duì)鎂基儲(chǔ)氫材料的溫度進(jìn)行控制。

本發(fā)明還提供了一種儲(chǔ)放氫方法，包括如下步驟：