[發明專利]一種提高綠氫能源系統利用效率的熱管理系統及方法

有效

• 申請號: 202110647336.7
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113394431B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 羅堅;譚軼童;劉欣
• 申請（專利權）人: 上海毅鏷新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04029
• 分類號: H01M8/04029;H01M8/04007;H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/0656;C25B1/04;C25B9/19;C25B9/65
• 代理公司: 上海熠澗知識產權代理有限公司 31442
• 代理人: 林高鋒

1.一種提高綠氫能源系統利用效率的熱管理系統，其特征在于，所述熱管理系統設置在儲氫裝置和氫能利用系統之間；

所述熱管理系統包括設置在主循環管道上的第一泵、散熱裝置、第一熱交換器、第二熱交換器、第三熱交換器，第一泵、第一熱交換器分別通過支路管道與第二泵的兩端連接；所述循環管道的兩端分別與儲氫裝置的底部連接，第一泵設置在靠近儲氫裝置的一端；所述散熱裝置、第一熱交換器、第二熱交換器和第三熱交換器分別并聯連接在主循環管道上，且散熱裝置、第二熱交換器和第三熱交換器均設置在第一泵與第一熱交換器之間；所述第一熱交換器還與氫能利用系統連接；

所述第二熱交換器、第三熱交換器分別與儲熱裝置或熱負荷裝置連接；

所述主循環管道上設置有閥門a、閥門b、閥門c、閥門d、閥門e、閥門f，第二泵兩端的支路管道上分別設置有閥門a’、閥門b’；所述第一熱交換器、散熱裝置、第二熱交換器、第三熱交換器的入口端分別相應設置有閥門c’、閥門d’、閥門e’、閥門f’；

通過閥門c和閥門c’控制第一熱交換器的運行和關閉，通過閥門d和閥門d’控制散熱裝置的運行和關閉，通過閥門e和閥門e’控制第二熱交換器的運行和關閉，通過閥門f和閥門f’控制第三熱交換器的運行和關閉；

所述儲氫裝置上還設置有壓力控制裝置和溫度控制裝置。

2.根據權利要求1所述的提高綠氫能源系統利用效率的熱管理系統，其特征在于，所述第一泵的功率為0.4KW，第二泵的功率為0.1KW。

3.根據權利要求1所述的提高綠氫能源系統利用效率的熱管理系統，其特征在于，所述儲氫裝置包括多個并聯設置的儲氫罐，所述儲氫罐采用的儲氫材料為鈦鐵合金；

所述氫能利用系統包括燃料電池系統。

4.一種基于權利要求1-3任一項所述的熱管理系統的提高綠氫能源系統利用效率的方法，其特征在于，包括以下步驟：

當綠氫能源系統處于制氫運行模式時，熱交換流體采用以下方式循環：

A、當與儲氫裝置發生了熱交換后的熱交換流體溫度低于30℃時，打開閥門a、閥門f、閥門e、閥門d、閥門c、閥門b，關閉閥門a’、閥門f’、閥門e’、閥門d’、閥門c’、閥門b’，使熱交換流體被儲氫裝置底部加熱后在主循環管道中通過第一泵后流回儲氫裝置底部；

B、當與儲氫裝置發生了熱交換后的熱交換流體溫度高于30℃時，打開閥門a、閥門f、閥門e、閥門d’、閥門c、閥門b，關閉閥門a’、閥門f’、閥門e’、閥門d、閥門c’、閥門b’，使熱交換流體被儲氫裝置底部加熱后在主循環管道中通過第一泵、散熱裝置后流回儲氫裝置底部；

當綠氫能源系統處于用氫運行模式時，熱交換流體采用以下方式循環：

C、當儲氫裝置不需要供熱時，打開閥門a’、閥門b’、閥門c’、閥門d、閥門e’、閥門f’，關閉閥門a、閥門b、閥門c、閥門d’、閥門e、閥門f，使熱交換流體通過第一熱交換器與氫能利用系統發生熱交換后，通過第二泵、第三熱交換器、第二熱交換器后流回第一熱交換器；所述熱交換流體通過第三熱交換器供應熱負荷裝置，通過第二熱交換器將熱量存儲在儲熱裝置中；

D、當儲氫裝置需要供熱時，打開閥門a、閥門b、閥門c’、閥門d、閥門e、閥門f，關閉閥門a’、閥門b’、閥門c、閥門d’、閥門e’、閥門f’，使熱交換流體通過第一熱交換器與氫能利用系統發生熱交換后，通過主循環管道流到儲氫裝置底部，對儲氫裝置進行供熱。

5.根據權利要求4所述的提高綠氫能源系統利用效率的方法，其特征在于，步驟A中，當儲氫裝置的壓力達到0.9MPa時，對流經第一泵的熱交換流體進行一定時間的降壓，然后停止降壓；以此進行多次降壓操作。

6.一種光伏制氫能源系統，其特征在于，包括依次連接的光伏發電系統、制氫裝置、儲氫裝置和氫能利用系統；還包括權利要求1-3任一項所述的熱管理系統。