[發明專利]一種液氫運輸船綜合利用BOG和太陽能的系統及方法

在審

• 申請號: 202010579831.4
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111600530A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 李博洋;李雅靜;楊奉儒;楊倩倩;張瑞;郭超
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: H02S10/10
• 分類號: H02S10/10;H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/22;B63H21/00;B63H21/17
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 袁曉玲

本發明公開了一種液氫運輸船綜合利用BOG和太陽能的系統及方法。該系統主要包括：液氫儲罐、氣相出口、氫燃料電池單元、配電單元、推進電機、螺旋槳、太陽能電池板、柴油機、發電機。本發明的主要目的是針對液氫在運輸的過程中BOG的產生和利用較難等問題，提出了用太陽能電池板解決液氫在儲藏和運輸過程中的絕熱問題以及使用氫燃料電池利用產生的BOG為船舶的航行提供動力，解決了BOG的處理，不僅通過太陽能電池板降低了船舶液氫儲罐的BOG的產生量，增加了液氫運輸船運輸量，而且減少了船舶對化石燃料的燃燒，降低了船舶的排放。本發明系統方法簡單，易于實現，利用了來源廣泛、清潔環保的氫能，發展前景廣闊，且本發明中船舶使用電力推進，提高了船舶的靈活性和操縱性。

技術領域

本發明屬于船舶技術領域，具體涉及一種液氫運輸船綜合利用BOG和太陽能的系統及方法。

背景技術

隨著世界范圍內對能源需求的不斷增長和化石能源造成的環境污染問題的不斷加重，新型的清潔能源的開發和利用愈發引起人們的關注。在眾多的新型能源中，氫能因其來源多樣、利用高效、清潔環保等優點逐漸成為人們關注的重點。

21世紀以來，發達國家爭相出臺氫能技術發展規劃，以便在未來的新能源競爭中占據主動權。我國也高度重視氫能的發展，提出了“實現大規模、低成本氫氣制取、存儲、運輸、應用一體化”的戰略目標。截至2018年底，世界范圍內已建成加氫站369座，其中我國已建成加氫站23座，占比約6％。由于世界范圍內能源分布不均，所以在氫能的利用過程中，氫的儲存和運輸成為了較為關鍵的環節。氫的儲存和運輸有多種方式，其中液氫運輸具有成本低、運輸量大、純度高、適合長距離運輸等優勢逐漸被人們所應用。液氫是由氫氣經過降溫而得到的液體，是一種無色、無味的高能低溫液體燃料。液氫在一個大氣壓下的正常氫沸點為-252.78℃，凝固點為-259.19℃，密度為70.85kg/m³，也正是由于液氫的儲存溫度極低，所以液氫的海運技術顯得尤為重要。

液氫運輸船運輸液氫時，采用液氫儲罐進行運輸，但由于液氫的溫度極低，運輸時無法做到完全隔絕外部熱量的進入，再加上儲罐所能承受的壓力較小，所以液氫即使是吸收較少的熱量，也不可避免的會發生氣化，產生少量蒸發氣(Boiled Off Gas，簡稱BOG)，BOG氣體密度低，在儲罐中不斷產生會造成儲罐壓力持續上升，如果對BOG不進行有效的處理，將會導致嚴重的安全隱患，因此，如何解決船舶液氫儲罐的絕熱技術和如何利用已經產生的BOG成為液氫海上運輸過程中亟待解決的問題。

此外，隨著國際海事組織等對船舶的排放要求不斷提高，氫能等清潔能源在船舶上的應用顯得愈發重要。氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續的新能源，其在船舶領域的應用主要通過燃料電池，燃料電池相比于傳統的熱力機械，具有能量轉換效率高，產物無污染，噪聲及振動低等諸多優勢，其在船舶行業的應用可有效降低碳排放、減少噪音和水污染，未來氫燃料電池在船舶上的應用將成為主流。而氫燃料電池所用的原料便是氫氣，因此，若是能夠將產生的BOG用于液氫運輸船上的燃料電池，將能解決液氫運輸過程中BOG的處理問題。

除此之外，液氫在儲運的過程中，儲罐中液氫所吸收的熱量有很大一部分是通過熱輻射獲取的，若是能夠減少液氫儲罐直接光照的面積，用太陽能電池板覆在液氫儲罐的表面，不僅能夠減少BOG的產生，而且能夠將太陽能進行利用，一舉兩得。

發明內容

本發明針對上述所提到的問題，提出了一種液氫運輸船綜合利用BOG和太陽能的系統及方法。

本發明的第一個目的是提出了一種液氫運輸船綜合利用BOG和太陽能的系統，該系統主要包括：液氫儲罐、氣相出口、氫燃料電池單元、配電單元、推進電機、螺旋槳、太陽能電池板、柴油機、發電機。

其中，所述氣相出口位于液氫儲罐的上部，經管道與氫燃料電池單元相連通。

所述太陽能電池板覆在液氫儲罐暴露在外界部分的表面。所述氫燃料電池單元可以利用產生的BOG也即氫氣進行發電。