[發明專利]用于從液態氫載體提取氫氣的批量系統和方法

在審

• 申請號: 201980040908.6
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN113646256A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 羅馬·富特曼;伊萊茲·卡拉桑提;亞歷山大·茲伯曼;丹尼斯·金茲伯格
• 申請（專利權）人: 以列特環球能源解決方案有限公司
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06;B01J19/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 董均華;王瑋

用于從液態氫載體提取氫氣的系統可包括氫氣反應器、用于有助于從液態氫載體提取氫氣的催化劑以及用于容納液態氫載體和廢液態氫載體的儲存器。系統可被配置為調節液態氫載體進入以及離開氫氣反應器的流動，相對于一定體積的液態氫載體移動催化劑，并且響應于對于氫氣的需求而提供氫氣的連續流動。

相關申請的交叉參考。

本申請要求2018年4月17日提交的美國臨時申請號62/658,635和2018年8月27日提交的美國臨時申請號62/723,331的權益。上述每個申請通過參考以其整體并入本文。

技術領域

本公開總體上涉及用于從液態氫載體提取氫的系統。特別地，本公開涉及使用放置在氫氣反應器中的催化劑用于從液態氫載體獲得氫的系統。

背景技術

由于化石燃料的供應有限以及其對于氣候和環境的不利影響，因此尋求清潔、豐富和可持續的替代能源已成為全球優先事項。盡管諸如太陽能、風能和氫氣的能源可滿足世界的能源需求，但是尋找可有效存儲和/或轉換能源的材料仍然面臨著顯著挑戰。

近年來，氫氣已成為用于清潔能源生產的越來越有吸引力的資源。具有在任何燃料中單位質量能量最高的氫氣可為例如汽車、自行車、飛機或其它電動交通工具的移動裝置提供高效的零排放能源。然而，仍然需要解決涉及從液態氫載體提取氫氣的顯著挑戰，以便使用氫氣，用于運輸目的。

在環境條件下，氫氣是揮發性氣體。1kg氫氣占用11.2m³（?100g/m³）-對于某些基于氫的能源應用，所述體積可不切實際。因此，氫利用的一個目標是通過壓縮、液化、吸附到高表面積材料或嵌入固體化合物中而減少氫的體積。固態氫存儲可導致高的氫體積密度，例如，超過液態氫的體積密度兩倍以上。根據材料角度的其它挑戰可包括對于用于運輸行業中可要求的組合的體積性和重量性的氫密度（例如，分別為5.5質量％H₂和40 kgH₂/m³）、對于工作溫度的合適的熱力學穩定性（例如，-40至200°C）和足夠快的反應動力學，以允許快速吸收和輸送氫氣（例如，在幾分鐘內加注5kg H₂）。

金屬氫化物和金屬硼氫化物可提供氫儲存介質。金屬硼氫化物可溶于液體中，例如，水，而產生液態氫載體。金屬硼氫化物可能夠以每升液態載體100g H₂的目標水平存儲氫。在適當的溫度和壓力條件下，金屬硼氫化物可釋放可用作燃料的氫（例如，用于燃料電池）。然而，從此類液態載體有效地釋放氫和/或獲得儲存在液態載體中的大部分或全部氫可呈現某些挑戰。因此，需要開發用于從液態氫載體有效產生氫的解決方案，而導致廢液態氫載體包含低濃度的氫。

發明內容

根據所公開的實施例，提供了用于從液態氫載體提取氫氣的系統。系統可包括：氫氣反應器，包括催化劑，所述催化劑被配置為在暴露于液態氫載體之后產生氫氣；液態氫載體通道，用于使液態氫載體流動到氫氣反應器中；以及氫氣出口，所產生的氫氣從氫氣反應器流動。系統可被配置為使得響應于通過氫氣出口的氫氣流率的增加，氫氣反應器內的液態氫載體的體積增加，并且系統可被配置為使得響應于通過氫氣出口的氫氣流率的降低，氫氣反應器內的液態氫載體的體積減小。

根據另一所公開的實施例，提供了使用氫氣反應器以及由液態氫載體通道流體連接到氫氣反應器的液態氫載體儲存器用于從液態氫載體提取氫氣的方法。方法可包括：響應于氫氣反應器與液態氫載體儲存器之間的壓差，使液態氫載體在液態氫載體儲存器與氫氣反應器之間通過液態氫載體通道流動。方法可進一步包括：通過將催化劑的表面暴露于液態氫載體而在氫氣反應器中提取氫氣，催化劑被設置在氫氣反應器內；以及使來自氫氣反應器的氫氣經由氫氣出口流動。