[實用新型]基于氬、氮、和正氫三級保溫層的工業儲存液氫的裝置

有效

• 申請號: 201922054579.0
• 申請日: 2019-11-25
• 公開（公告）號: CN211694341U
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 袁士豪;何暉;李劍鋒;李冬鋒;朱程浩;韓小磊;洪夢麗
• 申請（專利權）人: 杭州杭氧股份有限公司
• 主分類號: F17C1/12
• 分類號: F17C1/12;F17C13/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 翁霽明

基于氬、氮、和正氫三級保溫層的工業儲存液氫的裝置，該裝置三級保溫層由超臨界氬外層保溫，冷氮氣中間層保溫，氫介質內層保溫組成，所述超臨界氬外層保溫內設有高壓氬氣冷卻換熱器，所述高壓氬氣冷卻換熱器熱端進口分別連接空分氬氣補充和壓縮氬氣水冷卻器出口，所述高壓氬氣冷卻換熱器熱端出口連接超臨界氬氣進超臨界氬外層保溫截止閥進口；所述高壓氬氣冷卻換熱器冷端進口分別連接空分污氮氣入高壓氬氣冷卻換熱器截止閥出口和蒸發氫氣排空截止閥出口，所述高壓氬氣冷卻換熱器冷端出口連接其他子系統（蒸發氫氣另作他用，污氮氣去空分水冷系統）。本實用新型裝置保溫性能良好，密封性能也較優，極大提高了液氫保溫效率。

技術領域

本發明屬于儲存液氫領域，具體涉及一種基于氬、氮、和正氫三級保溫層的工業儲存液氫的技術及裝置。

背景技術

氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續的新能源，將逐步取代化石燃料作為未來世界的主要能源供應。隨著氫產業鏈的快速發展，氫氣的安全、高效存儲成為了當前制約氫產業發展的重大瓶頸之一。液氫具有密度大、體積小（比氫氣小800倍）的特點，成為了氫存儲和運輸的首選方式，但由于正仲氫轉換、環境漏熱等原因，液氫存儲損失較大，真空儲罐內液氫100小時最大損失量可達40%。因此，液氫的高效存儲成為了氫產業鏈關鍵技術之一。本發明涉及一種基于氬、氮、和正氫三級保溫層的工業儲存液氫的技術及設備，利用氬、氮和氫不同的冷卻溫區實現真空儲罐梯度保溫。

發明內容：

本發明一種基于氬、氮、和正氫三級保溫層的工業儲存液氫的技術及裝置，利用氬、氮、和正氫三級溫區實現液氫的高效存儲，較大限度減少了液氫損失。本發明設備外層保溫采用超臨界氬作為保冷介質，通過循環壓縮泵實現超臨界氬循環冷卻儲氫設備，吸收外部環境漏熱；之所以采用超臨界氬，是由于外層保溫層與外界環境直接接觸，漏熱較多，吸收漏熱主要在外層保溫層完成，超臨界氬具有接近液氬的密度，可大量吸收外部環境漏熱。本發明中間層利用冷氮氣形成冷屏（80K），冷量由斯特林制冷機提供。內層保溫為氫介質，來源于液氫蒸發，通過催化將液氫蒸汽中的仲氫轉化為正氫，轉化過程吸收環境漏熱。

為實現本發明的目的，本發明一種基于氬、氮、和正氫三級保溫層的工業儲存液氫的技術及裝置，該裝置三級保溫層由超臨界氬外層保溫，冷氮氣中間層保溫，氫介質內層保溫組成，所述超臨界氬外層保溫內設有高壓氬氣冷卻換熱器，所述高壓氬氣冷卻換熱器熱端進口分別連接空分氬氣補充和壓縮氬氣水冷卻器出口，所述高壓氬氣冷卻換熱器熱端出口連接超臨界氬氣進超臨界氬外層保溫截止閥進口；所述高壓氬氣冷卻換熱器冷端進口分別連接空分污氮氣入高壓氬氣冷卻換熱器截止閥出口和蒸發氫氣排空截止閥出口，所述高壓氬氣冷卻換熱器冷端出口連接分別連接出換熱器熱端氫氣和出換熱器熱端污氮氣；所述超臨界氬入液氫儲罐外保溫層截止閥出口連接外層保溫超臨界氬進口；所述外保溫層出口氬氣分別連接循環氬排空截止閥進口，直接入循環氬壓縮機氬氣截止閥進口，外保溫層抽真空截止閥進口，加熱器入口截止閥進口；所述外保溫層抽真空截止閥出口連接抽真空截止閥進口；所述出外保溫層氬氣分量兩股：一股與氬氣入循環氬壓縮機截止閥進口連接，另一股與加熱器入口截止閥進口連接；所述加熱器入口截止閥出口與氬氣加熱器進口連接，并直接入循環氬壓縮機氬氣與氬氣入循環氬壓縮機截止閥進口連接；循環氬壓縮機進口分別與氬氣入循環氬壓縮機截止閥出口和氬氣加熱器出口連接；所述循環氬壓縮機出口與壓縮氬氣水冷卻器進口相連。

作為優選：所述冷氮氣中間層保溫由斯特林制冷機氮氣循環組成，其中冷氮氣入液氫儲罐中間保溫層截止閥進口分別連接斯特林制冷機冷端出口和空分氮氣補充；所述冷氮氣入液氫儲罐中間保溫層截止閥出口連接中間保溫層氮氣入口；出中間保溫層氮氣分別連接斯特林制冷機入口截止閥進口和中間保溫層抽真空截止閥進口；所述中間保溫層抽真空截止閥出口連接抽真空截止閥進口；所述斯特林制冷機入口截止閥出口分別連接斯特林制冷機熱端進口和循環氮氣放空截止閥進口。