[發明專利]從注氫的電機中排出氫氣

無效

• 申請號: 93114411.6
• 申請日: 1993-11-04
• 公開（公告）號: CN1090684A
• 公開（公告）日: 1994-08-10
• 發明（設計）人: 哈爾穆特·雷穆;克勞斯·維勒;彼德·施恩菲爾德
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02K9/08
• 分類號: H02K9/08;H02K9/26
• 代理公司: 柳沈知識產權律師事務所
• 代理人: 吳秉芬

本發明涉及一種從一注氫的電機中排出氫氣和向一固體儲存器里輸入氫氣的方法，該方法的應用，實施該方法的裝置以及該裝置的應用。

為了冷卻某些類型的電機，尤其是諸如渦輪發電機之類的大型發電機，需將氫氣，在需要時，與諸如水或油這樣的液態冷卻劑一起，注入電機。對此，優先考慮這措施的渦輪發電機功率范圍在200MVA至1000MVA之間。在1000MVA以上功率的渦輪發電機場合，也有注入氫氣作為對水冷的補充冷卻手段，而水冷是作為其主要冷卻手段使用的。在一注氫的渦輪發電機中載有的氫的量總計達100至1000Nm³，其中，該氫氣的體積應理解為在常溫、常壓下的量。

為從電機排出氫氣，至今一般將其排放失散在周圍環境中。這里就產生了很值得注意的成本問題，因為在這種情況下，從電機中排出氫就相當于將其全部損失了。盡管其再收取使用需要化費，但向外界排出氫氣是與技術安全相抵觸的，尤其應在假設電機周圍火災的背景下需考慮這一問題。對此，要用注氫的大型發電機就得預先設法能夠在一足夠短的時間，典型的為10分鐘內將氫氣從電機中排出。在該短時間內將氫排出時還不應有附加風險，尤其不應有爆炸的危險，雖然有諸如借助于惰性的氣體，特別是二氧化碳稀釋并最終取代電機中氫氣的方法之類的公知技術措施在最大程度上排除了電機爆炸危險。但是對于用什么方式使從電機排出的氫氣最大程度上能無危險地排除的問題，至今尚未找到答案。

日本專利JP-A-1-315238已揭示了一種從一注氫的電機中排出氫氣以及向一固體儲存器輸入氫氣的方法，參見日本專利文摘第14卷Nr.120（E-899）（4063）。從電機中排出氫氣是這樣實現的，即冷卻與電機相連接的固體儲存器。在氫排出后，以一種惰性氣體如氮或二氧化碳注入電機。在重新加入氫氣前，將該惰性氣體吸掉。排除惰性氣體后，將固體儲存器再次與電機相連，并以加熱的方式再將固體儲存器中的氫氣再輸入電機中。該方法的效率受影響的地方在于：在排出氫氣時電機中的壓力不斷下降和最終不能全部將電機中的氫氣排出。在排出惰性氣體時，情況也一樣，由此，會污染氫氣，這樣就會影響其冷卻作用。公知方法的效率受到限制就使在故障情況下排出氫氣的能力方面產生問題。

基于上述的問題，本發明的任務在于，提出一種從注氫的電機中排出氫氣和將氫氣輸入固體儲存器的方法，其很好地解決了與氫氣輸送相關的問題，并除了很快地將電機排空外，可最大限度地安全保存排自于電機的氫氣。此外，還提供了該方法的有關應用，其實施裝置以及該裝置的使用。

按照本發明從注氫的電機中排出氫氣和將氫氣輸入固體儲存器的方法，其特征在于，藉助于一個惰性氣體流輸送氫氣。

按照本發明，氣態氫不是簡單地將其作為氣體從電機排出，如果這樣，就不能完全避免氫氣損失，而是氫氣被一固體容器所吸收。這樣，本發明使得在這時儲存氫氣用的固體儲存器的特性很好地予以使用。例如，這種類型的固體儲存器已在1983年，魏因海姆化學出版社出版的“Ullmanns????Encyktopaedie????der????technischen????Chemie”，第24卷，第243及以后幾頁中記載了。其中，固體儲存器表現為利用表面效應儲存氫氣的吸收儲存器，和在固體內部儲存氫氣的吸收存儲器。根據實施情況，在吸收儲存器中的氫氣是以原子形式儲存的，例如在鈀固體中的情況就是如此，或者其與固體反應形成氫化物。在儲存器中，氫氣化學反應生成氫化物的吸收儲存器稱為“氫化物儲存器”。氫化物儲存器包括某些金屬合金，特別是這種金屬合金中含有鈦、鋯、釩、鐵、鉻或錳，或許還有其他這類元素。

為排凈電機里的氫氣，將惰性氣體流導入電機和固體儲存器，以便使電機里的氫氣盡可能全部排出。這樣，電機里的氫氣幾乎全部被惰性氣體所替代。作為惰性氣體來說，該氣體最有利適用的方式為，其不含氧，最好為純氮氣。上述措施對于氫化物儲存器具有特別意義，因為含有氧的氣體會影響氫化物儲存器的功能。

按照本發明避免了不利的電機中壓力的下降。惰性氣體流攜帶電機里的氫氣并逐漸替代它。這樣，保證在電機里存在足夠的壓力和始終保持輸送氫氣所需的足夠的物料流量。不再需要為排出或裝入氫氣而將電機排空。這種排空需要專門的真空泵，并在某些情況下會造成電機內部結構部分跑氣的危險。在這個意義上說，本發明方法也對保持電機里的氫純度有利。