[實(shí)用新型]一種超臨界氫儲(chǔ)罐

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821540761.6
• 申請(qǐng)日: 2018-09-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208901068U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂翠;伍繼浩;周遠(yuǎn);李青;龔領(lǐng)會(huì)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): F17C1/12
• 分類(lèi)號(hào): F17C1/12;F17C13/02;F17C13/04
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛(wèi)良

一種超臨界氫儲(chǔ)罐，包括內(nèi)罐和外罐，內(nèi)罐和所述外罐之間設(shè)有真空夾層，所述真空夾層內(nèi)設(shè)有絕熱層；內(nèi)罐上設(shè)有加注管和超壓排放管路，加注管的一端設(shè)于內(nèi)罐的底部，加注管與內(nèi)罐連通，加注管的另一端穿出外罐，超壓排放管路的一端和內(nèi)罐連通，超壓排放管路的另一端穿出外罐，超壓排放管路上設(shè)有安全閥和壓力表；外罐上設(shè)有真空抽氣管和真空表，真空抽氣管和真空夾層連通，真空表用于監(jiān)測(cè)所述真空夾層的真空度。上述超臨界氫儲(chǔ)罐，存儲(chǔ)超臨界氫，既能保證儲(chǔ)氫密度，在超臨界氫制取過(guò)程功耗低、成本小，在使用過(guò)程中還不存在液體蒸發(fā)需要放氣的問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)設(shè)置超壓排放管路，進(jìn)行壓力的監(jiān)測(cè)與卸放，存儲(chǔ)和運(yùn)輸過(guò)程更加安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及氫能源儲(chǔ)存設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超臨界氫儲(chǔ)罐。

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(wú)污染，儲(chǔ)量豐富等優(yōu)點(diǎn)。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(duì)于遏制全球溫升，調(diào)整我國(guó)能源機(jī)構(gòu)，以及緩解我國(guó)能源對(duì)外依存度高等問(wèn)題均具有重要作用。然而，氫氣的密度小，其相對(duì)分子量為2，在氫能利用中，氫的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)為目前行業(yè)中的瓶頸技術(shù)。

目前，氫能的儲(chǔ)存主要是采用高壓氫氣儲(chǔ)罐或者液氫儲(chǔ)罐的形式。

高壓氫氣儲(chǔ)罐是將氫氣通過(guò)壓縮，壓縮到比如常見(jiàn)的35Mpa或者70MPa 壓力進(jìn)行存儲(chǔ)。通過(guò)此種方式，可以在一定程度上提高氫氣的存儲(chǔ)密度，但是儲(chǔ)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(chǔ)罐壁厚大等因素制約，導(dǎo)致高壓氣氫儲(chǔ)罐的質(zhì)量?jī)?chǔ)氫比相對(duì)較小。基于以上描述，采用高壓氫氣儲(chǔ)罐，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)常采用的35Mpa的氣氫儲(chǔ)罐來(lái)說(shuō)，其存儲(chǔ)密度約為23kg/m³，即使今后70Mpa的存儲(chǔ)儲(chǔ)罐能夠大規(guī)模應(yīng)用，高壓氣氫的存儲(chǔ)密度也僅有為39kg/m³。如果繼續(xù)增大存儲(chǔ)壓力，則會(huì)造成儲(chǔ)罐所需要的抗壓強(qiáng)度等參數(shù)增加，造成成本增加。由于其存儲(chǔ)密度小，對(duì)于大規(guī)模，長(zhǎng)距離運(yùn)輸來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)性較差，且作為車(chē)載氣瓶使用，滿(mǎn)足續(xù)航里程的情況下，所需空間較大。

液氫儲(chǔ)罐儲(chǔ)存是將氫氣經(jīng)過(guò)一定的制冷方式，降到其沸點(diǎn)溫度約20K，達(dá)到氫氣液化的目的。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(guò)程為放熱反應(yīng)。因此，為了液氫能夠長(zhǎng)時(shí)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(fèi)。在降溫過(guò)程中需要設(shè)置催化劑，提高正仲氫轉(zhuǎn)化速度，并通過(guò)制冷機(jī)將此部分轉(zhuǎn)化熱帶走。因此，增大了液化氫氣的過(guò)程耗功以及成本。且由于存儲(chǔ)形式為液體，存在蒸發(fā)放氣等問(wèn)題。目前，液氫儲(chǔ)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(fèi)，另外一方面蒸發(fā)的氣體會(huì)造成罐內(nèi)的氣體壓力升高，必須進(jìn)行放氣。蒸發(fā)的問(wèn)題對(duì)于車(chē)載尤其像私家車(chē)，由于其可能停在地下車(chē)庫(kù)等密閉空間內(nèi)，液體蒸發(fā)后的放氣問(wèn)題存在一定的難度。另外一個(gè)方面，液氫在制取過(guò)程中，為了液氫能夠長(zhǎng)時(shí)間的保存，需要進(jìn)行正仲氫轉(zhuǎn)化，而正仲氫轉(zhuǎn)化是一個(gè)放熱過(guò)程，有研究指出，正仲氫的轉(zhuǎn)化熱大約消耗20％的液化功，因此，液化過(guò)程中的能量消耗巨大。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于此，有必要提供一種存儲(chǔ)密度大、成本低且安全的超臨界氫儲(chǔ)罐。

一種超臨界氫儲(chǔ)罐，包括內(nèi)罐和外罐，所述內(nèi)罐和所述外罐之間設(shè)有真空夾層，所述真空夾層內(nèi)設(shè)有絕熱層；

所述內(nèi)罐上設(shè)有加注管和超壓排放管路，所述加注管的一端設(shè)于所述內(nèi)罐的底部，所述加注管與所述內(nèi)罐連通，所述加注管的另一端穿出所述外罐，所述超壓排放管路的一端和所述內(nèi)罐連通，所述超壓排放管路的另一端穿出所述外罐，所述超壓排放管路上設(shè)有安全閥和壓力表；

所述外罐上設(shè)有真空抽氣管和真空表，所述真空抽氣管和所述真空夾層連通，所述真空表用于監(jiān)測(cè)所述真空夾層的真空度。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述超壓排放管路包括主排放管、第一分支排放管、第二分支排放管和第三分支排放管，所述安全閥包括第一安全閥和第二安全閥；