[發(fā)明專利]一種基于加氫站的金屬氫化物氫氣儲運系統(tǒng)

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• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112833326A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔亞軍;張莉;陳維思;何學坤;趙小航;王吉峰;彭琳;李建;戈丹妮;許丹;王俊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國昆侖工程有限公司大連分公司
• 主分類號: F17C5/06
• 分類號: F17C5/06;F17C9/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 周媛媛;李馨

本發(fā)明公開了一種基于加氫站的金屬氫化物氫氣儲運系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括增壓預(yù)熱取熱單元和儲氫單元，其中增壓預(yù)熱取熱單元包括氫氣壓縮機、預(yù)熱器、進口過濾器和冷卻器，放置在加氫工廠，儲氫單元為撬裝化儲氫單元，包括儲氫罐、熱媒緩沖罐、熱媒循環(huán)泵、切換閥、加熱器、控制系統(tǒng)、配電箱和出口過濾器。本發(fā)明的金屬氫化物氫氣儲運系統(tǒng)可以在常溫常壓下進行氫氣儲運，在加氫工廠達標氫氣經(jīng)過氫氣壓縮機、預(yù)熱器和進口過濾器進入到儲氫單元的儲氫罐，氫氣與儲氫介質(zhì)生成金屬氫化物并放出熱量，熱量被循環(huán)的熱媒帶走以保護儲氫介質(zhì)的安全，熱媒攜帶熱量最終被冷卻器帶出系統(tǒng)，儲氫單元運到加氫站或者用氫單位，儲氫單元只需要通過電力即可實現(xiàn)氫氣的平穩(wěn)釋放，本發(fā)明的金屬氫化物氫氣儲運系統(tǒng)是一種可控加氫和放氫且操作方便快捷、經(jīng)濟性好的撬裝化金屬氫化物儲氫系統(tǒng)，能夠保障氫氣的安全儲運。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氫氣儲運技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于加氫站的金屬氫化物氫氣儲運系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于加氫站和其他的氫氣儲運領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氫氣作為理想的能源載體，是一種無色、無味、無毒的氣體，具有能量密度大、轉(zhuǎn)化效率高、儲量豐富和適用范圍廣等特點，被認為是清潔能源的未來。氫氣儲運系統(tǒng)作為燃料電池汽車加注所需的燃料的基礎(chǔ)設(shè)施，在氫能行業(yè)中具有重要的地位。

根據(jù)氫氣存在形態(tài)不同，氫氣儲存的技術(shù)分為三類：氣態(tài)儲存、液態(tài)儲存和固態(tài)儲存。主要有高壓儲氫、低溫液化儲氫、有機液體儲氫、氨儲氫、金屬氫化物儲氫、吸附儲氫及其它儲氫技術(shù)。在加氫站的儲運加注技術(shù)中，目前國際上加氫站主要的氫氣儲運技術(shù)是高壓儲氫。雖然高壓儲氫的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、制備能耗較低、可實現(xiàn)快速充放等優(yōu)點，但由于高壓儲氫密度較低、設(shè)備笨重，儲運效率低，因此，日加氫量超過1000kg/d時就會因高壓儲氫儲運效率的瓶頸難以實現(xiàn)。

金屬氫化物儲氫的質(zhì)量儲氫密度、體積儲氫密度均很高(例如鎂基儲氫材料質(zhì)量儲氫密度為7.6％，體積儲氫密度110kg/m³)，加氫和放氫速度快，常溫常壓儲存，方便運輸，可循環(huán)使用，可回收，制備過程中基本無三廢產(chǎn)生。國內(nèi)公開發(fā)表的相關(guān)文獻中，主要涉及儲氫材料和吸附純化氫氣撬塊的相關(guān)研究，但是關(guān)于包括增壓預(yù)熱取熱單元和儲氫單元兩個部分的金屬氫化物氫氣儲運系統(tǒng)的相關(guān)研究還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對目前通過長管拖車等高壓設(shè)備進行氫氣儲運的儲氫密度低，長途運輸成本高等問題，提出了一種可控加氫和放氫且操作方便快捷、經(jīng)濟性好的撬裝化金屬氫化物儲氫系統(tǒng)，能夠保障氫氣的安全儲運。

本發(fā)明的金屬氫化物儲氫系統(tǒng)包括增壓預(yù)熱取熱單元和儲氫單元，其中增壓預(yù)熱取熱單元包括氫氣壓縮機、預(yù)熱器、冷卻器和進口過濾器；儲氫單元包括儲氫罐、熱媒緩沖罐、熱媒循環(huán)泵、切換閥、出口過濾器、加熱器、控制系統(tǒng)和配電箱；在加氫工廠達標氫氣經(jīng)過氫氣壓縮機、預(yù)熱器和進口過濾器進入到儲氫單元的儲氫罐，氫氣與儲氫介質(zhì)生成金屬氫化物并放出熱量，熱量被循環(huán)的熱媒帶走以保護儲氫介質(zhì)的安全，熱媒攜帶熱量最終被冷卻器帶出系統(tǒng)；儲氫單元運到加氫站或者用氫單位，儲氫單元只需要通過電力即可實現(xiàn)氫氣的平穩(wěn)釋放。

進一步的，增壓預(yù)熱取熱單元放置在加氫工廠；儲氫單元為撬塊化設(shè)備，方便車輛運輸，具備加氫和放氫功能。

進一步的，儲氫罐內(nèi)設(shè)置換熱系統(tǒng)，換熱系統(tǒng)的換熱管道內(nèi)有流動的熱媒。在儲氫介質(zhì)加氫過程中，保證釋放的熱量可以被換熱管道中的熱媒帶出儲氫罐，保證儲氫介質(zhì)的安全；在儲氫介質(zhì)放氫過程中，熱媒將外部熱量帶入到儲氫罐內(nèi)，均勻加熱儲氫介質(zhì)放出氫氣。

進一步的，儲氫罐上設(shè)置安全泄放系統(tǒng)，儲氫罐上安裝安全閥或者爆破片等安全泄放裝置，當儲氫罐內(nèi)部壓力超出設(shè)計壓力時進行高點泄放，以確保儲氫罐的安全。

進一步的，儲氫罐的安全泄放系統(tǒng)為安全閥時，安全閥的泄放管線在儲氫單元留有接口。儲氫單元在加氫工廠加氫過程中，安全閥泄放管線需要與工廠的火炬管網(wǎng)相連；在加氫站，安全閥泄放管線需要與加氫站的安全泄放總線相連，以確保超壓氫氣的安全泄放。