[發明專利]氫氣儲能

在審

• 申請號: 201980050477.1
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN112601881A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 馬克·艾當·豪伊特;杰弗里·托馬斯·德拉佩
• 申請（專利權）人: 斯多電氣有限公司
• 主分類號: F02C6/10
• 分類號: F02C6/10;F02C6/16
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 黃霖;李新燕

一種儲能的方法，其包括接收輸入能量(1)并且使用輸入能量來壓縮(2)空氣或其他工藝氣體以產生壓縮工藝氣體。儲存(8)壓縮工藝氣體。使壓縮工藝氣體膨脹(16)以產生輸出能量(17)。在工藝氣體儲存(8)為壓縮工藝氣體之前，將來自工藝氣體的熱傳遞(5)至制氫工藝(10)。在制氫工藝(10)中使用傳遞的熱。氫氣可以被儲存(13)并且隨后用于加熱以在壓縮氣體膨脹(16)之前、期間或之后提供熱。

技術領域

本發明涉及儲能。具體地但非排他地，本發明涉及與氫氣相結合的壓縮空氣儲能(CAES)。

背景技術

已知壓縮空氣儲能(CAES)已經于1978年在德國亨托夫首次大規模實施。在這種系統中，使用壓縮機裝置將電能轉換成壓縮空氣能量。與壓縮機裝置相關聯的電動馬達為壓縮機裝置提供動力以產生壓縮空氣。在亨托夫的實例中，壓縮空氣然后被儲存在工廠下面的鹽穴中。因此，儲存的壓縮空氣構成了能量的儲存。當工廠需要電時，儲存的能量就會被提取出來。具體地，壓縮空氣從洞穴中提取并膨脹以產生(或幫助產生)電，即用于電再生過程。在亨托夫的實例中，再生過程是通過將壓縮空氣與天然氣混合實現的，然后將該混合物給送到燃氣渦輪機和相關聯的發電機以進行發電：壓縮空氣的加入提高了燃氣渦輪機的效率。燃氣渦輪機是擴張器的一種形式——燃燒天然氣和壓縮空氣的混合物，并且然后穿過渦輪機并且膨脹至大氣壓。因此，這種構造將壓縮空氣給送到開式循環燃氣渦輪機發電站：其本質上是燃氣發電站，壓縮空氣使其效率更高。自1992年以來，美國阿拉巴馬州的麥金托什有類似的實施方式。壓縮空氣儲能(CAES)在膨脹期間使用甲烷來加熱空氣是眾所周知的。

在壓縮機裝置中壓縮空氣是一個放熱過程。會產生大量的熱。在上述工廠中，從壓縮空氣中提取的熱在儲存冷卻的壓縮空氣之前被浪費。使空氣膨脹是一個吸熱過程。在膨脹和發電期間，上述兩家工廠都通過燃燒天然氣來加熱空氣。

由美國GE和德國RWE公司于2000年提出的Adele計劃提出了通過加熱陶瓷來儲存壓縮熱。該項目將回收來自陶瓷的熱以在膨脹和產生過程中加熱空氣。

存在一些下述方案：利用可再生能源通過電解產生氫氣，這些氫氣通過注入氣體供應網或用于為燃料電池供電；電解過程中不存在對外來熱的使用，因此這是低效且昂貴的過程。

本發明的目的是解決與現有技術相關的缺點。

發明內容

通過參考所附權利要求可以理解本發明的實施方式。

本發明的一個方面提供了一種儲能的方法，該方法包括：接收輸入能量；使用輸入能量來壓縮空氣或其他工藝氣體以產生壓縮工藝氣體；儲存壓縮工藝氣體；使壓縮工藝氣體膨脹以產生輸出能量；并且該方法還包括：執行制氫工藝；在工藝氣體被儲存為壓縮工藝氣體之前，將來自工藝氣體的熱傳遞至制氫工藝；以及在制氫工藝中使用所傳遞的熱。

工藝氣體是指根據工藝進行加工的氣體。因此，在本發明的實施方式中，工藝氣體是被壓縮以產生壓縮工藝氣體的氣體。工藝氣體可以是容易獲得的氣體，比如空氣或任何其他合適的氣體。

傳遞熱可以包括以下中的至少一者：在壓縮工藝氣體之前傳遞來自工藝氣體的熱；在壓縮工藝氣體期間傳遞來自工藝氣體的熱；在壓縮工藝氣體之后傳遞來自工藝氣體的熱。

傳遞熱可以包括從工藝氣體直接傳遞至制氫工藝，或者可以包括：將來自工藝氣體的熱傳遞至熱傳遞介質；以及將來自熱傳遞介質的熱傳遞至制氫工藝。

傳遞熱可以包括將來自工藝氣體的熱傳遞至水以加熱水；并且制氫工藝對經加熱的水進行操作。

水可以來自未凈化或部分凈化的源，比如但不限于海洋、湖泊、河流、含水層或生產過程，該生產過程比如但不限于鹽穴的溶解開采。

由制氫工藝產生的氫氣中的一些或全部氫氣可以以下述方式中的至少一種方式使用：輸出到儲能系統的外部；輸出至工業過程；輸出用于裝瓶；用于形成氨；在其他化學過程中使用；用于一個或更多個燃料電池。