[發明專利]一種固體氧化物電解池產氫氣的熱回收系統

在審

• 申請號: 202111432321.5
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN113930799A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 孔為;董竣豪;張嫚;楊宗明;于子冬;阿萊克西·李維斯特
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: C25B9/67
• 分類號: C25B9/67;C25B9/60;C25B1/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李倩

1.一種固體氧化物電解池產氫氣的熱回收系統，其特征在于：包括儲水罐(1)、太陽能電池板(3)、低溫金屬儲氫罐(5)、蒸發器(7)、高溫金屬儲氫罐(9)、換熱器(11)、固體氧化物電解池(13)、分離器(14)和反應器(19)；儲水罐(1)的水依次通過太陽能電池板(3)、低溫金屬儲氫罐(5)、蒸發器(7)、高溫金屬儲氫罐(9)和換熱器(11)多級熱交換后，到達工作溫度的水蒸氣進入固體氧化物電解池(13)中，電化學反應后生成的氫氣和未利用完的水蒸氣由固體氧化物電解池(13)陰極產物出口流出，先通過換熱器(11)與待反應的水蒸氣換熱，再進入分離器(14)，分離器其中一個氫氣出口I(18)與低溫金屬儲氫罐(5)和高溫金屬儲氫罐(9)連接，儲氫罐儲氫過程中的放熱對水進行加熱，分離器(14)另一個氫氣出口II(17)與反應器(19)連接，氫氣在反應器(19)中與二氧化碳生成甲烷，產甲烷的反應熱輸送至蒸發器(7)對水進行加熱，分離器(14)水蒸氣出口(16)與儲水罐(1)連接。

2.根據權利要求1所述的固體氧化物電解池產氫氣的熱回收系統，其特征在于：所述低溫金屬儲氫罐(5)包括換熱腔體I(60)以及氫氣匯流室I(25)，所述換熱腔體I(60)內設有多個平行設置的隔板I(23)，換熱腔體I(60)上還設有液態水入口(21)和液態水出口(26)，多個平行設置的隔板I(23)在換熱腔體I(60)內形成折流流道；氫氣匯流室I(25)上設有氫氣入口I(24)，氫氣匯流室I(25)與多個金屬儲氫微管(22)連通，多個金屬儲氫微管22貫穿整個換熱腔體I(60)，金屬儲氫微管(22)內填充有低溫儲氫材料。

3.根據權利要求2所述的固體氧化物電解池產氫氣的熱回收系統，其特征在于：所述金屬儲氫微管(22)為夾層式套管，包括外管(27)和一端封閉的內管(29)，內管(29)為傳質圓管，內管(29)外側壁沿縱向設有多個通孔(62)，在內管(29)和外管(27)之間的空腔(28)中填充有低溫儲氫材料。

4.根據權利要求1所述的固體氧化物電解池產氫氣的熱回收系統，其特征在于：所述高溫金屬儲氫罐包括換熱腔體II(66)以及氫氣匯流室II(33)，所述換熱腔體II(66)內設有多個平行設置的隔板II(34)，換熱腔體II(66)上還設有水蒸氣入口(30)和水蒸氣出口(35)，多個平行設置的隔板II(34)將換熱腔體II(66)隔成多個換熱室；氫氣匯流室II(33)上設有氫氣入口II(32)，氫氣匯流室II(33)與多個金屬儲氫管(65)連通，每個金屬儲氫管(65)外壁設有多個柱形肋條(31)；多個金屬儲氫管(65)貫穿整個換熱腔體II(66)，金屬儲氫管(65)內填充有高溫儲氫材料。

5.根據權利要求4所述的固體氧化物電解池產氫氣的熱回收系統，其特征在于：所述金屬儲氫管(65)與金屬儲氫微管(22)結構一致，均為夾層式套管。

6.根據權利要求1所述的固體氧化物電解池產氫氣的熱回收系統，其特征在于：所述蒸發器(7)包括換熱腔(37)，換熱腔(37)設有冷流體入口(36)和水蒸氣排出口(43)，換熱腔(37)沿縱向放置有多個多孔吸水層(40)；所述蒸發器(7)還包括位于換熱腔(37)中的匯流區(38)和集流區(42)，匯流區(38)的入口通過熱流體入口(39)與外部反應器(19)連接，匯流區(38)的出口通過多個熱流管道(41)與集流區(42)的入口連接，集流區(42)的出口通過熱流體出口(44)與外部甲醇儲罐(8)連接；熱流管道(41)沿橫向設置在換熱腔(37)中，在毛細力作用下水被吸入多孔吸水層(40)，多孔吸水層(40)與多個熱流管道(41)進行熱交換。