[發明專利]一種利用高溫氣冷堆的硫碘循環制氫系統與方法

在審

• 申請號: 202110821322.2
• 申請日: 2021-07-20
• 公開（公告）號: CN113401867A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 張泉;安宗武;伍剛;宋曉輝;王濤;藺奕存;閆文辰
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: C01B3/04
• 分類號: C01B3/04;F01D15/10;F01K13/00;F01K27/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

本發明公開了一種利用高溫氣冷堆的硫碘循環制氫系統與方法，通過將高溫氣冷堆發電系統與熱化學硫碘循環制氫系統進行耦合，利用高溫氣冷堆出口的高溫氦氣作為熱源，使水在800℃至1000℃下催化熱分解，從而制取氫氣和氧氣。高溫氣冷堆出口的高品位熱能用于制氫過程，經過氦?氦換熱器換熱后的低品位熱能用于發電，發電得到的電能供給制氫過程，剩余的電能輸出至電網，從而實現高溫氣冷堆能量的梯級利用和零碳排放的氫電聯產。

技術領域

本發明屬于核能制氫綜合利用技術領域，具體涉及一種利用高溫氣冷堆的硫碘循環制氫系統與方法。

背景技術

傳統化石能源的使用會釋放大量的二氧化碳、硫化物、氮氧化物和粉塵顆粒等污染物質，造成全球溫室效應加劇、環境污染等嚴重問題。氫氣是一種清潔能源，利用后只有水生成。它可以氣態、液態、固體氧化物等多種形式存儲和運輸，并能適用于多種應用條件，在清潔燃燒、氫燃料電池等方面的應用具有廣闊的應用前景。

目前主要制氫方法為化石燃料制氫：48％來自于天然氣，30％來自于石油，18％來自于煤；其余的4％來自于電解水制氫。化石燃料制氫過程會釋放大量溫室氣體及污染物，電解水制氫消耗大量電能，轉化效率低成本高，這與未來氫能發展高效化、清潔化、低成本化的理念不一致。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種利用高溫氣冷堆的硫碘循環制氫系統與方法，通過將高溫氣冷堆發電系統與熱化學硫碘循環制氫系統進行耦合，利用高溫氣冷堆出口的高溫氦氣作為熱源，使水在800℃至1000℃下催化熱分解，從而制取氫氣和氧氣。高溫氣冷堆制氫原理為：高溫氣冷堆出口的高品位熱能用于制氫過程，經過氦-氦換熱器換熱后的低品位熱能用于發電，發電得到的電能供給制氫過程，剩余的電能輸出至電網，從而實現高溫氣冷堆能量的梯級利用和零碳排放的氫電聯產。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種利用高溫氣冷堆的硫碘循環制氫系統，包括發電部分和硫碘循環制氫部分；

所述發電部分采用氦氣冷堆作為高溫熱源，包括反應堆6，所述反應堆6出口的高溫高壓氦氣通過氦-氦換熱器7后進入氦氣透平8做功，氦氣透平8帶動發電機9發電同時也帶動同軸的低壓壓氣機2和高壓壓氣機4對工質進行壓縮；所述氦氣透平8的排氣經過回熱器5低壓側后將熱量傳輸給高壓側氦氣，然后進入預冷器1降至低溫，低溫氦氣進入帶有中間冷卻器3的壓氣機組，然后被壓縮成高壓氦氣，高壓氦氣經過回熱器5高壓側后被加熱至接近氦氣透平8的排氣溫度，然后再進入反應堆6堆芯重復被加熱；