[發明專利]熔鹽塔式太陽能氨分解制氫系統及其工藝

在審

• 申請號: 202110505334.4
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113091334A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 陳晨;杜偉;趙建國;錢挺;何興
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F24S60/30
• 分類號: F24S60/30;C01B3/04
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

1.熔鹽塔式太陽能氨分解制氫系統，其特征在于包括太陽能吸熱系統、熔鹽式儲熱系統、熔鹽再加熱系統、氨反應發生系統和熔鹽儲存系統；所述太陽能吸熱系統、熔鹽式儲熱系統、熔鹽再加熱系統和氨反應發生系統依次通過熱鹽管道（4）連接，氨反應發生系統、熔鹽儲存系統和太陽能吸熱系統通過冷鹽管道（16）連接。

2.如權利要求1所述的熔鹽塔式太陽能氨分解制氫系統，其特征在于，所述的熔鹽再加熱系統包括過熱器（5）和再熱器（6），熱鹽管道（4）分成兩管路分別與過熱器（5）和再熱器（6）的進口連接，過熱器（5）和再熱器（6）的出口匯成一管路后與氨反應發生系統連接。

3.如權利要求2所述的熔鹽塔式太陽能氨分解制氫系統，其特征在于，所述的氨反應發生系統包括氨分解反應器（7）、氨儲存罐（8）、氫氣儲存罐（10）和氮氣儲存罐（11），過熱器（5）和再熱器（6）的出口匯成一管路后與氨分解反應器（7）的內部通道的入口連接，氨分解反應器（7）的外部通道通過氣體管道（9）分別與氨儲存罐（8）、氫氣儲存罐（10）和氮氣儲存罐（11）連接，氨分解反應器（7）的內部通道的出口通過冷鹽管道（16）與熔鹽儲存系統連接。

4.如權利要求3所述的熔鹽塔式太陽能氨分解制氫系統，其特征在于，所述的熔鹽儲存系統包括冷鹽罐（12）和冷鹽泵（13），氨分解反應器（7）的內部通道的出口通過冷鹽管道（16）與冷鹽罐（12）連接，冷鹽罐（12）與冷鹽泵（13）連接，冷鹽泵（13）通過冷鹽管道（16）與太陽能吸熱系統連接。

5.如權利要求4所述的熔鹽塔式太陽能氨分解制氫系統，其特征在于，所述的太陽能吸熱系統包括定日鏡場（1）、吸熱管（2）和吸熱塔（3），定日鏡場（1）吸收太陽能給吸熱管（2），吸熱管（2）設于吸熱塔（3）上，冷鹽泵（13）通過冷鹽管道（16）與吸熱管（2）連接，吸熱管（2）通過熱鹽管道（4）與熔鹽儲熱系統連接。

6.如權利要求5所述的熔鹽塔式太陽能氨分解制氫系統，其特征在于，所述熔鹽儲熱系統包括熱鹽罐（14）和熱鹽泵（15），吸熱管（2）通過熱鹽管道（4）與熱鹽罐（14）連接，熱鹽罐（14）與熱鹽泵（15）連接，熱鹽泵（15）的出口分別與過熱器（5）和再熱器（6）的入口連接。

7.一種如權利要求6所述的熔鹽塔式太陽能氨分解制氫工藝，其特征在于，具體包括如下步驟：

定日鏡場（1）將太陽光反射到吸熱管（2）中，吸熱管（2）中的熔鹽吸熱，受熱完成后的熱熔鹽從吸熱管（2）沿熱鹽管道（4）流進熱鹽罐（14）中進行儲存保溫；

通過熱鹽泵（15）把熱熔鹽從熱鹽罐（14）中抽取出來，熔鹽通過熱鹽管道（4）分別進入到過熱器（5）以及再熱器（6）中，對熔鹽進行再次加熱，進一步提升熔鹽的溫度；

從過熱器（5）以及再熱器（6）中流出來的高溫熔鹽經過熱鹽管道（4）進入到氨分解反應器（7）的內部通道中，為氨分解制氫過程提供溫度條件；

氨氣從氨儲存罐（8）中流進氨分解反應器（7）的外部通道內進行分解，得到H₂和N₂兩種氣體，隨后分別進入到氫氣儲存罐（10）和氮氣儲存罐（11）中，熔鹽經過換熱之后溫度就會下降到冷鹽狀態，經過冷鹽管道（16）進入到冷鹽罐（12）中進行儲存，等到有陽光的時候再經過冷鹽泵（13）將冷熔鹽經過冷鹽管道（16）打入到吸熱塔（3）上的吸熱管（2）中，如此循環反復，不斷地為氨分解進行熱量提供。

8.如權利要求7所述的一種熔鹽塔式太陽能氨分解制氫工藝，其特征在于，所述的熱鹽罐（14）中的熱熔鹽的溫度為540~560℃，從過熱器（5）以及再熱器（6）中流出來的高溫熔鹽的溫度為600℃以上。

9.如權利要求7所述的一種熔鹽塔式太陽能氨分解制氫工藝，其特征在于，氨氣從氨儲存罐（8）中流進氨分解反應器（7）的外部通道內進行分解，得到H₂和N₂兩種氣體，經過膜分離進行提純，隨后分別進入到氫氣儲存罐（10）和氮氣儲存罐（11）中。

10.如權利要求7所述的一種熔鹽塔式太陽能氨分解制氫工藝，其特征在于，冷鹽罐（12）中的熔鹽的溫度為220~240℃。