[發(fā)明專利]一種超臨界氫的存儲方法及超臨界氫的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811097934.6
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109027660B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂翠;伍繼浩;周遠;李青;龔領(lǐng)會
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: F17C1/12
• 分類號: F17C1/12
• 代理公司: 深圳市科進知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛(wèi)良

一種超臨界氫的存儲方法，包括將滿足壓力和純度的氫氣降溫冷卻得到超臨界氫，將所述超臨界氫輸入超臨界儲罐進行存儲，其中所述超臨界氫的存儲狀態(tài)為溫度大于33.145K，壓力高于1.2964MPa。上述超臨界氫的存儲方法，既能保證儲氫密度，在制備超臨界氫的降溫過程不考慮正仲氫轉(zhuǎn)化熱的問題，節(jié)約能源，同時在使用過程中還不存在液體蒸發(fā)需要放氣的問題。此外，本發(fā)明還提供超臨界氫的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氫能源儲存技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超臨界氫的存儲方法及超臨界氫的應(yīng)用。

背景技術(shù)

氫能是一種潔凈的二次能源，其具有燃燒熱值高、無污染，儲量豐富等優(yōu)點。氫能主要應(yīng)用在石油化工電子行業(yè)、航空航天、燃料電池產(chǎn)業(yè)等。氫能的規(guī)模化應(yīng)用對于遏制全球溫升，調(diào)整我國能源機構(gòu)，以及緩解我國能源對外依存度高等問題均具有重要作用。然而，氫氣的密度小，其相對分子量為2，在氫能利用中，氫的儲運技術(shù)為目前行業(yè)中的瓶頸技術(shù)。

目前，氫能的儲運主要是采用高壓氫氣儲運或者液氫儲運的形式。

高壓氫氣儲運是將氫氣通過壓縮，壓縮到比如常見的35Mpa或者70MPa壓力進行存儲。針對目前國內(nèi)常采用的35Mpa的氣氫儲罐來說，其存儲密度約為23kg/m³，即使今后70Mpa的存儲儲罐能夠大規(guī)模應(yīng)用，高壓氣氫的存儲密度也僅有為39kg/m³。如果繼續(xù)增大存儲壓力，則會造成儲罐所需要的抗壓強度等參數(shù)增加。通過高壓氫氣儲運，可以在一定程度上提高氫氣的存儲密度，但是儲罐的承壓、壁厚等方面提出了比較高的要求。由于承載壓力高，儲罐壁厚大等因素制約，導(dǎo)致高壓氣氫儲罐的質(zhì)量儲氫比相對較小。

液氫儲存是將氫氣經(jīng)過一定的制冷方式，降到其冷凝點溫度約20K，達到氫氣液化的目的。液氫的存儲密度能夠達到70kg/m³，存儲密度大，但是液氫在運輸或者使用過程中會存在液體變?yōu)闅怏w的蒸發(fā)現(xiàn)象。目前，液氫儲罐的日蒸發(fā)率大約在0.5％-1％左右，液氫的蒸發(fā)一方面造成氫能的浪費，另外一方面蒸發(fā)的氣體會造成罐內(nèi)的氣體壓力升高，必須進行放氣。自然界中的氫由75％的正氫與25％的仲氫組成，隨著溫度的降低，正氫與仲氫的平衡濃度發(fā)生變化，且正氫轉(zhuǎn)化為仲氫的過程為放熱反應(yīng)。因此，為了液氫能夠長時間保存，防止正仲轉(zhuǎn)化熱將部分液化的氫氣蒸發(fā)，造成冷量浪費。在降溫過程中需要設(shè)置催化劑，提高正仲氫轉(zhuǎn)化速度，并通過制冷機將此部分轉(zhuǎn)化熱帶走。有研究指出，正仲氫的轉(zhuǎn)化熱大約消耗20％的液化功，因此，增大了液化氫氣的過程耗功以及成本。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，有必要提供一種存儲密度大、能量消耗較小，使用過程中不需要放氣的超臨界氫的存儲方法及超臨界氫的應(yīng)用。

一種超臨界氫的存儲方法，包括將滿足壓力和純度的氫氣降溫冷卻得到超臨界氫，將所述超臨界氫輸入超臨界儲罐進行存儲，其中所述超臨界氫的存儲狀態(tài)為溫度大于33.145K，壓力高于1.2964MPa。

此外，還提供一種超臨界氫在燃料電池中的應(yīng)用，其中，存儲于超臨界儲罐內(nèi)的所述超臨界氫作為氫源，所述超臨界氫在所述超臨界儲罐內(nèi)的存儲狀態(tài)為溫度大于33.145K，壓力高于1.2964MPa。

此外，還提供一種超臨界氫在加氫站的應(yīng)用，其中，存儲于超臨界儲罐內(nèi)的所述超臨界氫作為氫源，所述超臨界氫在所述超臨界儲罐內(nèi)的存儲狀態(tài)為溫度大于33.145K，壓力高于1.2964MPa。

此外，還提供一種超臨界氫作為化工原料的應(yīng)用，其中，所述超臨界氫的存儲狀態(tài)為溫度大于33.145K，壓力高于1.2964MPa。

此外，還提供一種超臨界氫作為化工原料在生產(chǎn)合成氨、甲醇以及石油煉制過程的加氫反應(yīng)中的應(yīng)用，其中，所述超臨界氫的存儲狀態(tài)為溫度大于33.145K，壓力高于1.2964MPa。