[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

本發明公開了熔鹽塔式太陽能氨分解制氫系統及其工藝，屬于氨分解制氫技術領域，該系統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連接。本發明將太陽能轉化成熱能，對熔鹽進行加熱，然后將熔鹽的熱量傳遞給氨氣使氨氣分解制氫，本發明的儲熱系統可以維持系統進行24小時穩定運行，有利于太陽能的高效利用，借助熔鹽的反復利用，可以大大減少運行過程中的材料損耗效率，使得經濟成本比現有的電解水制氫低，同時具有更高效，對環境更環保的優點。

技術領域

本發明屬于氨分解制氫技術領域，具體涉及熔鹽塔式太陽能氨分解制氫系統及其工藝。

背景技術

在工業革命開始以來，由于傳統化石能源的開發和利用已經發展到了非常成熟的階段，大規模的開采和利用不僅造成了資源的開采缺乏，還造成了環境的污染破壞。近些年來，對氫氣的研發一直在進行中，世界各國對氫能的研究都給予了一定程度上的重視。氫在自然界中的形式大部分都是以氫原子組成的，氫氣都極少存在，因此對氫氣的開發利用都只能先從制氫開始，人為生產出氫氣。

目前存在的制氫工藝基本上都是利用電解水制氫，比較新穎的是利用風能發電或者是利用太陽能發電來電解水制氫。這個主要是由于風光發電行業存在的“棄風棄電”現象，通過電解水制氫就可以較好地解決這一問題，但是利用電解水制氫還需要電解質等特殊材料，同時也收到風電和光熱間歇性的問題，制氫效果并不能達到最好，而氨分解制氫技術，在理論上就可以實現24小時制氫的效果，通過熔鹽塔式技術，利用熔鹽將太陽能儲存起來，并放在熱鹽罐中，同時熱鹽罐也是采用保溫技術，將熱鹽罐中的熔鹽溫度保持在一個較穩定的狀態，不會存在較高的能量損失。白天熔鹽吸收熱量并進行工作，同時還有備用的熔鹽流進熱鹽罐中，等到夜間再進行放熱。

利用可逆熱化學反應2NH₃+ΔH3H₂+N₂，通過熱能與化學能轉換進行儲能，NH₃系統儲能具有密度高、可逆反應易控制且無副反應、技術成熟、應用可靠、儲存與分離簡單等優點，使其成為太陽能熱力發電首選的熱化學儲能物質，國外已進行了利用氨分解反應作為太陽能儲熱發電的實驗研究，其效率多在0.6以上，因此該系統具有一定的實用前景。

發明內容

針對上述情況，本發明的目的在于提供熔鹽塔式太陽能氨分解制氫系統及其工藝。

為達到上述目的，提出以下技術方案：

熔鹽塔式太陽能氨分解制氫系統，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連接。

進一步地，所述的熔鹽再加熱系統包括過熱器和再熱器，熱鹽管道分成兩管路分別與過熱器和再熱器的進口連接，過熱器和再熱器的出口匯成一管路后與氨反應發生系統連接。

進一步地，所述的氨反應發生系統包括氨分解反應器、氨儲存罐、氫氣儲存罐和氮氣儲存罐，過熱器和再熱器的出口匯成一管路后與氨分解反應器的內部通道的入口連接，氨分解反應器的外部通道通過氣體管道分別與氨儲存罐、氫氣儲存罐和氮氣儲存罐連接，氨分解反應器的內部通道的出口通過冷鹽管道與熔鹽儲存系統連接。

進一步地，所述的熔鹽儲存系統包括冷鹽罐和冷鹽泵，氨分解反應器的內部通道的出口通過冷鹽管道與冷鹽罐連接，冷鹽罐與冷鹽泵連接，冷鹽泵通過冷鹽管道與太陽能吸熱系統連接。

進一步地，所述的太陽能吸熱系統包括定日鏡場、吸熱管和吸熱塔，定日鏡場吸收太陽能給吸熱管，吸熱管設于吸熱塔上，冷鹽泵通過冷鹽管道與吸熱管連接，吸熱管通過熱鹽管道與熔鹽儲熱系統連接。