[發明專利]一種儲氫裝置、氫氣儲運系統及加氫、放氫方法

在審

• 申請號: 202110243755.4
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113090937A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 崔亞軍;張莉;陳維思;何學坤;王吉峰;趙小航;彭琳;何曉昶;李建;周超強;許丹;戈丹妮
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國昆侖工程有限公司
• 主分類號: F17C11/00
• 分類號: F17C11/00;F17C5/00;F17C7/00;F17C13/00
• 代理公司: 北京思格頌知識產權代理有限公司 11635
• 代理人: 楊超;呂露

本發明提出了一種儲氫裝置、氫氣儲運系統及加氫、放氫方法，其中，儲氫裝置包括儲氫罐、電控系統，儲氫罐包括罐體，以及設置于罐體中的至少一個儲氫模塊，儲氫模塊包括儲氫管、設置于儲氫管中的電加熱密閉套管、與電加熱密閉套管連接的電加熱器、放置于儲氫管內的儲氫介質，罐體設置有氫氣出口和氫氣入口；儲氫管與氫氣入口連通，用于儲存氫氣與儲氫介質反應得到的金屬氫化物，還用于將加熱金屬氫化物得到的氫氣釋放到氫氣出口；電加熱器，用于通過電加熱密閉套管對儲氫管內的金屬氫化物進行加熱；電控系統，與電加熱器連接，用于控制電加熱器的工作。該儲氫裝置，運輸過程中以金屬氫化物的狀態存儲氫氣，提高了安全性和氫氣的儲運效率。

技術領域

本發明涉及氫氣儲運技術領域，特別涉及一種儲氫裝置、氫氣儲運系統及加氫、放氫方法。

背景技術

根據氫氣存在形態不同，氫氣儲存的技術分為三類：氣態儲存、液態儲存和固態儲存，這三類又細化為高壓儲氫、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。加氫站作為燃料電池汽車加注所需的燃料的基礎設施，在氫能行業中具有重要的地位，目前國際上加氫站主要的氫氣儲運技術是高壓儲氫。雖然高壓儲氫的設備結構簡單、制備能耗較低、可實現快速充放等優點，但由于高壓儲氫密度較低、設備笨重，導致儲運效率較低；另外，高壓儲氫設備一般都在幾十個MPa的環境下使用，儲存著大量的能量，因超溫、充裝過量等原因，設備有可能強度不足而發生超壓爆炸，安全性較低。

發明內容

鑒于上述問題，有必要提出一種儲氫裝置以解決或部分解決上述問題，本發明提出的技術方案如下：

第一方面，本發明提出了一種儲氫裝置，包括儲氫罐、電控系統，所述儲氫罐包括罐體，以及設置于罐體中的至少一個儲氫模塊，所述儲氫模塊包括儲氫管、設置于所述儲氫管中的電加熱密閉套管、與電加熱密閉套管連接的電加熱器、放置于所述儲氫管內的儲氫介質，其中：

所述罐體設置有氫氣出口和氫氣入口；

所述儲氫管，與所述氫氣入口連通，用于儲存通過所述氫氣入口輸入的氫氣與儲氫介質反應得到的金屬氫化物，還用于將金屬氫化物加熱后得到的氫氣釋放到氫氣出口；

所述電加熱器，用于當需要輸出氫氣時，通過所述電加熱密閉套管對儲存在所述儲氫管內的金屬氫化物進行加熱，使所述金屬氫化物轉化為氫氣并通過所述氫氣出口輸出；

電控系統，與所述電加熱器連接，用于控制電加熱器的工作。

進一步的，所述罐體包括通過兩個分隔擋板分隔開的氫氣區、取熱區和電加熱檢修區；

所述氫氣區設置所述氫氣出口和氫氣入口；

所述取熱區設置所述儲氫管，所述儲氫管開口端位于所述氫氣區，以便通過氫氣入口輸入的氫氣區中的氫氣進入儲氫管，或儲氫管中的氫氣進入氫氣區通過氫氣出口輸出，所述儲氫管封閉端位于所述電加熱檢修區；

所述電加熱檢修區設置有所述電控系統和電加熱器，所述電加熱密閉套管與電加熱器的連接位置位于所述電加熱檢修區。

進一步的，所述罐體還包括：

設置在所述取熱區的進水口和水蒸氣出口，分別作為冷水進入取熱區的入口和所述冷水氣化為水蒸氣后的出口；所述水蒸氣為所述冷水進入取熱區后吸收氫氣與儲氫介質反應時產生的熱量后氣化得到。

進一步的，所述儲氫裝置還包括：設置在所述罐體上且位于氫氣區和取熱區的安全閥，用于當罐體內部氫氣壓力或者水蒸氣壓力超出設計壓力時，泄放部分氫氣或水蒸氣以降低罐體內部氫氣壓力或者水蒸氣壓力。

進一步的，所述電控系統包括調頻器、控制器、配電箱，所述配電箱與調頻器連接，調頻器一端與控制器連接，另一端與電加熱器連接，用于在控制器控制下調節電加熱器功率，使儲氫管溫度控制在預設放氫溫度范圍。