CN103836334A - 一种仲氢连续转化冷量利用装置 - Google Patents

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安刚
解辉
骆明强
魏金莹
尚宇
李山峰
杨国平
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Abstract

本发明提供了一种仲氢连续转化冷量利用装置，主要包括液氢储罐外容器、液氢储罐内容器、保温层、氢气引出管、盘管、催化剂、氢气放空管。氢气引出管一端与液氢储罐内容器上部连接，一端与盘管连接，盘管与氢气放空管相连，盘管缠绕在液氢储罐内容器外壁，盘管内装有仲氢转化催化剂，整个液氢储罐内容器和氢气引出管、盘管外侧包裹有保温层，保温层外侧是液氢储罐外容器。本发明可将液氢储罐排放的仲氢连续地转化为正氢，转化冷量作为液氢储罐冷屏，从而减少液氢储存的蒸发损失。此装置无运动部件，可靠性高，可在地面和空间液氢储存中广泛应用，降低液氢使用成本。

Description

一种仲氢连续转化冷量利用装置
技术领域：
本发明属于航天领域和氢能利用领域，本装置是将液氢储罐内仲氢气体连续地转化为正氢，转化过程中会吸收量周围环境中的热量，从而此转化装置可以作为液氢储罐的冷屏，吸收环境漏热，减少液氢储存过程中的蒸发损失。
背景技术：
液氢是氢气的主要储存方式之一。液氢储存过程中，漏热蒸发损失不可避免，而且比液氧液氮等其他低温液体更为突出，因此减少液氢蒸发损失是目前储存技术研究的重要课题。
氢是双原子分子，根据两个氢原子核自旋的相对方向，氢分子可分为正氢和仲氢。通常的氢是两种形式氢分子的混合物，不同温度下正仲氢浓度达到稳定平衡的氢气称为平衡氢。室温以上的温度时，含正氢75％，仲氢25％。液氢饱和温度20.4K下，仲氢的平衡浓度为99.82％。
当温度降低氢气液化时，正氢会自发的转换为仲氢，并释放出热量。反之，仲氢转化为正氢会吸收热量，在连续转化升温过程中，其吸收的热量最多可以达到不转化升温吸收热量的1.6倍。但是仲正氢转换的过程是比较缓慢的，需要采用催化剂加快仲氢转化为正氢的过程，以便充分利用仲正氢转化的冷量。
关于仲氢转化为正氢的冷量利用目前国内外尚无涉及，本发明提供了一种仲氢连续转化制冷装置，利用液氢储罐内漏热蒸发产生的低温仲氢气体，经过转化后产生冷量，作为液氢储罐的冷屏，从而达到减少液氢蒸发损失的目的。
发明内容：
本发明在于提供一种仲氢连续转化冷量利用装置，主要包括液氢储罐外容器、液氢储罐内容器、保温层、氢气引出管、盘管、催化剂、氢气放空管，如图所示。本发明的技术方案为：氢气引出管一端与液氢储罐内容器上部连接，一端与盘管连接，盘管与氢气放空管相连，盘管缠绕在液氢储罐内容器外壁，盘管内装有仲氢转化催化剂，整个液氢储罐内容器和氢气引出管、盘管外侧包裹有保温层，保温层外侧是液氢储罐外容器。
本仲氢连续转化冷量利用装置可将液氢储罐内蒸发的仲氢气体转化为正氢，并将这一转化器绕成盘管，做成液氢储罐冷屏，可比常规无转化冷屏吸收更多的外界漏热，从而更多地减少液氢储存的蒸发损失。此装置无运动部件，无需额外动力，可靠性高，可在地面和空间液氢储存中应用，对于降低航天领域和氢能利用领域液氢使用成本具有重要的意义。
附图说明：
附图：仲氢连续转化冷量利用装置示意图
图中：1.液氢储罐外容器2.保温层3.液氢储罐内容器4.氢气引出管5.盘管6.催化剂7.氢气放空管
具体实施方式：
如附图所示，本发明主要包括液氢储罐外容器1、保温层2、液氢储罐内容器3、氢气引出管4、盘管5、催化剂6、氢气放空管7。氢气引出管4一端与液氢储罐内容器3上部连接，一端与盘管5连接，盘管5与氢气放空管7相连，盘管5缠绕在液氢储罐内容器3外壁，盘管5内装有仲氢转化催化剂6，整个液氢储罐内容器3和氢气引出管4、盘管5外侧包裹有保温层2，保温层2外侧是液氢储罐外容器1。
本发明的工作原理如下：
液氢在液氢储罐内容器3中储存时，因漏热会不断蒸发，为确保储罐安全，需要将罐内氢气放空。放空时，液氢储罐内容器3中的仲氢气体经氢气引出管4后进入到装载有催化剂6的盘管5中，在其中仲氢连续地转化为正氢，由于仲氢转化为正氢需要吸收大量的热量，因此氢气在盘管5流动转化过程中会不断的吸收通过液氢储罐外容器1和保温层2传递进来的漏热，温度逐渐升高，从而减少了漏热进一步向液氢储罐内容器的传递，转化升温后的氢气经氢气放空管7排放到外界大气中。

Claims (4)

1.本发明在于提供一种仲氢连续转化冷量利用装置，其特征在于：氢气引出管4一端与液氢储罐内容器3上部连接，一端与盘管5连接，盘管5与氢气放空管7相连，盘管5缠绕在液氢储罐内容器3外壁，盘管5内装有仲氢转化催化剂6，整个液氢储罐内容器3和氢气引出管4、盘管5外侧包裹有保温层2，保温层2外侧是液氢储罐外容器1。
2.根据权利要求1所要求的一种仲氢转化制冷装置，其特征在于：所述的催化剂6为氢氧化铁、氢氧化锰、氢氧化铬、氢氧化镍、氢氧化钻或氢氧化镝。
3.根据权利要求1所要求的一种仲氢转化制冷装置，其特征在于：所述的催化剂6外观形状为粉末状、颗粒状、块状、条状或球状。
4.根据权利要求1所要求的一种仲氢转化制冷装置，其特征在于：所述的保温层2绝热形式为发泡绝热、粉末堆积绝热、单独真空绝热、真空多层绝热或真空粉末绝热。
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