CN104037434A - 集成式氢能制取存储和循环利用设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成式氢能制取存储和循环利用设备，它主要由太阳能发电电源、电解水制氢装置、高压储氢缓冲罐、金属氢化物储氢罐、氢燃料电池装置等通过多通道控制阀和相关管路连接而成，并配置有热介质循环管系。该热介质循环管系具有串联组成循环回路的第一热交换器、第二热交换器和第三热交换器，第一热交换器设置在太阳能发电电源的内部，第二热交换器设置在金属氢化物储氢罐的内部，第三热交换器设置在氢燃料电池装置的内部，热介质循环管系的循环回路上分别设置有介质循环泵和介质电热器。其结构简单、成本低廉、储氢和放氢效果好、氢能循环利用率高、运行稳定安全，特别适于氢燃料节能汽车和各种使用氢燃料电源的便携式移动装备。

Description

集成式氢能制取存储和循环利用设备
技术领域
本发明涉及可再生能源利用技术，具体地指一种适用于氢燃料电池系统的集成式氢能制取存储和循环利用设备。
背景技术
随着社会经济的持续高速发展，对能源的需求量越来越大，导致作为主要能源的传统矿物化石燃料在迅速消耗减少，我国乃至世界都存在长期而巨大的能源需求和供应压力，由此产生的世界性能源危机不断向人类敲响警钟，越来越多的科研人员不得不努力发掘可再生利用的新能源。
另外，传统矿物化石燃料带给人类生存环境的显性和隐性威胁也不容小觑，其中大气温室效应是人类所面临的最主要的环境污染问题，也一直是近十几年来世界各国科研人员需要共同克服的难题。一方面，大型工业中如燃煤电站、冶金、钢铁、水泥等行业产生的二氧化碳是主要的温室气体，解决大气温室效应的有效途径便是减少这些工业二氧化碳的排放。另一方面，随着城市的快速发展，汽车数量在不断增加，特别是在中国等快速发展的国家，汽油、柴油燃烧所产生的汽车尾气排放量也呈指数上升趋势，其排放物主要有一氧化碳、烃类化合物、硫氧化合物和氮氧化合物，这些化合物对环境与人类的危害极大。
为了解决上述难题，科研人员想到了采用氢能源作为燃料电池装置。氢燃料电池装置由于具有以下几个显著优势，已受到许多发达国家的广泛重视：第一，该电池装置的燃料是氢气和氧气，其生成物是清洁的水，它本身工作时不产生一氧化碳和二氧化碳，也没有硫和其他有害微粒排出；第二，与传统燃用汽油或柴油的汽车相比，采用氢燃料电池装置的汽车能量转化效率高达60～80％，为普通汽油或柴油内燃机的2～3倍；第三，该电池装置污染少，噪音小，电池组装可大可小，使用灵活方便。但其劣势也是显而易见的，成本问题仍然是制约氢燃料电池装置发展的关键所在，除了氢能制取本身的电量消耗很高外，更受限制的是氢能存储和释放条件较为苛刻，同时氢能在转化利用过程中还存在较多的安全隐患，以上所述缺陷始终是氢燃料电池装置实现商业化的桎梏。
目前，氢能储存的方式大致分为物理储氢和化学储氢两类。物理储氢主要有高压罐储氢、液化储氢、物理吸附储氢等。高压罐储氢的优点在于成本低、能够耐高压，缺点是存在易燃易爆的潜在危险。液化储氢采用低温真空贮罐，其储存量达高压罐储氢量5倍以上，能量密度极高，但由于氢气液化的成本十分高昂，使用条件极为苛刻，故仅应用于航空航天领域。物理吸附储氢主要是利用活性碳、氟石、海泡石等超高比表面积材料吸附氢分子，虽然其具有安全可靠、储存容器自重低、储氢效率高的特点，但大都还处于试验阶段，短期内难有实质性的突破。
化学储氢主要有金属氢化物储氢、配位氢化物储氢、金属或化合物与水反应储氢、以及有机物储氢等。金属氢化物储氢是指某些过渡金属、合金、金属间化合物由于其特殊的晶格结构等原因，在一定条件下氢原子比较容易进入金属晶格的四面体或者八面体间隙中，形成金属氢化物，其储氢体积密度大，可达100kg/m3，但其质量比较大，并且在放氢时的条件苛刻，因而其成本较高，利用率较低，这也限制了它在氢燃料电池系统中的利用。配位氢化物储氢是指两个或者三个轻金属如Mg、Al、B或Li等与氢形成的化合物，其储氢量很高，并且有价格优势，但现阶段仍处于研发过程中，进一步提高其吸收和释放氢气的循环次数是目前研究的核心。金属或化合物与水反应储氢，例如较活泼金属与水反应可放出氢气，这样在需要氢气时可通过化学反应不断供给氢气，在不需要氢气时停止反应，但其反应速率控制极为不易。而不活泼金属与水反应的局限性较大，放出氢气量偏小，反应效率太低，不足以实际应用。有机储氢是借助不饱和液态有机物催化加氢脱氢的可逆反应实现的。此方法虽然储氢量较高，也便于运输，但其脱氢吸氢的条件较为苛刻，并且催化剂极易中毒失活。
因此，本领域技术人员一直试图为氢燃料电池系统寻找一种对氢能的存储和释放限制性条件少、且氢能利用快捷高效安全的辅助设备，但至今为止尚未获得理想的结果。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种结构简单、成本低廉、储氢和放氢效果好、氢能循环利用率高、运行稳定安全、且特别适用于氢燃料电池系统的集成式氢能制取存储和循环利用设备。
为实现上述目的，本发明所设计的集成式氢能制取存储和循环利用设备，包括太阳能发电电源、电解水制氢装置、高压储氢缓冲罐、金属氢化物储氢罐、氢燃料电池装置和热介质循环管系，其特殊之处在于：
所述太阳能发电电源的输出端与电解水制氢装置的电源接口相连，所述电解水制氢装置的氢气输出端通过氢气压缩机与多通道控制阀的总进气端相连；
所述多通道控制阀的第一出气端与高压储氢缓冲罐的输入接口相连，所述多通道控制阀的第二出气端与金属氢化物储氢罐的进气接口相连；
所述高压储氢缓冲罐的输出接口后面设置有两条支路，一条支路与金属氢化物储氢罐的进气接口相连，另一条支路与氢燃料电池装置的氢气输入端相连；
所述金属氢化物储氢罐的出气接口与氢燃料电池装置的氢气输入端相连，所述氢燃料电池装置的空气输入端通过空气压缩机与空气过滤器相连；
所述热介质循环管系具有串联组成循环回路的第一热交换器、第二热交换器和第三热交换器，所述第一热交换器设置在太阳能发电电源的内部，所述第二热交换器设置在金属氢化物储氢罐的内部，所述第三热交换器设置在氢燃料电池装置的内部；
所述热介质循环管系的循环回路上分别设置有介质循环泵和介质电热器，所述介质电热器的电源接口与太阳能发电电源的输出端相连。
本发明的基本工作原理如下：太阳能发电电源为电解水制氢装置和介质电热器提供电能，电解水制氢装置制得氢气和氧气，所产生的氧气可以储存到氧气瓶中作为他用，所产生的氢气经由氢气压缩机压缩后，通过多通道控制阀分配，分别充入高压储氢缓冲罐和金属氢化物储氢罐中存储。充入高压储氢缓冲罐的氢气在工作时可分别提供给金属氢化物储氢罐和氢燃料电池装置，充入金属氢化物储氢罐的氢气被吸收转化，并在工作时释放提供给氢燃料电池装置。
在氢燃料电池装置启动初期，需要70℃左右的预热温度，先由高压储氢缓冲罐对其供氢，并开启介质电热器，通过热介质循环管系上的第三热交换器给氢燃料电池装置加热，达到设定温度后再关闭介质电热器。此后，主要由金属氢化物储氢罐对其供氢，金属氢化物储氢罐释放氢气是吸热反应，需要较高的温度环境，而氢燃料电池装置工作一段时间后，会放出大量热量，温度过高会影响其正常工作，此时通过热介质循环管系上的第一热交换器和第二热交换器将该热量分别传输给电解水制氢装置和金属氢化物储氢罐，电解水制氢装置获得该热量后可以加快氢气的产出，金属氢化物储氢罐吸收该热量后可以促使氢气快速释放，从而确保氢燃料电池装置稳定安全运行。
另外，金属氢化物储氢罐吸收氢气是放热反应，吸氢过程中会不断放出热量，通过热介质循环管系的第一热交换器可以将该热量传输给电解水制氢装置，使电解液达到最优反应温度，从而制取更多的氢气。若设备中需要更多的热量，可以从太阳能发电电源获取，由此形成一个优化的热能循环利用系统。
作为优选方案之一，所述多通道控制阀还具有第三出气端，所述第三出气端与氢燃料电池装置的氢气输入端相连。这样，在氢燃料电池装置所供氢气不足时，可以直接将电解水制氢装置产生的氢气补充其内，进一步确保氢燃料电池装置稳定运行。
作为优选方案之二，所述多通道控制阀的第二出气端与金属氢化物储氢罐的进气接口之间的氢气输送管路与热介质循环管系的循环回路共用介质电热器。之所以这样设计，是因为虽然金属氢化物储氢罐的吸氢反应是放热反应，但其初始反应温度还是需要达到常温以上的，故需要对金属氢化物储氢罐进行短暂加热，使其达到设定的吸氢温度后，再停止加热。而选择与热介质循环管系共用介质电热器，则是为了简化部件组合，节约设备成本。
进一步地，所述高压储氢缓冲罐和金属氢化物储氢罐上设置有温度传感器和压力传感器。这样，通过对温度和压力的实时监测，可以及时控制热介质的热量传导，或者通过太阳能发电电源加热需要升温的装置。
再进一步地，所述高压储氢缓冲罐与金属氢化物储氢罐的较佳体积比为1∶2～6，最佳体积比为1∶3～4。之所以这样设计，是因为金属氢化物储氢罐的储氢质量密度很高，可以存储和释放满足氢燃料电池装置稳定运行的绝大部分氢气，而高压储氢缓冲罐主要是为氢燃料电池装置提供一小部分初期启动氢气，故高压储氢缓冲罐的体积可以设计得较小、承压也较轻，从而大幅降低燃爆隐患，提高设备运行的安全性。
更进一步地，所述高压储氢缓冲罐的输出接口后面的两条支路上、以及金属氢化物储氢罐的进气接口和出气接口处分别设置有流量调节控制阀。这样，通过操作流量调节控制阀，可有效控制氢气的输入与输出，使氢气的使用方便、安全、高效。
作为优选方案之三，所述氢燃料电池装置的空气输入端还依次通过空气压缩机和空气过滤器与电解水制氢装置的氧气输出端相连。这样，可以充分利用电解水制氢装置所生产出的副产品氧气，为氢燃料电池装置提供更适于化学反应的富氧空气，进而大幅提高氢燃料电池装置的输出功率。
进一步地，所述氢气压缩机与多通道控制阀的总进气端之间设置有伸缩调节式充气接管。这样，可以根据实际空间状况灵活布置相互关联的部件，使设备布局更加紧凑合理，氢气输入过程更加快捷、高效、安全。
再进一步地，所述氢燃料电池装置的外部配置有电控自动散热器，所述电控自动散热器的电源接口与氢燃料电池装置的输出端相连。这样，当氢燃料电池装置的工作温度超过设定温度时，可以通过相关的控制装置启动电控自动散热器，确保氢燃料电池装置始终安全、稳定运行。
再进一步地，所述金属氢化物储氢罐的外部配置有冷却风扇，所述冷却风扇的电源接口与太阳能发电电源的输出端相连。这样，当金属氢化物储氢罐进行吸氢反应所放出的热量达到上限时，可以通过相关的控制装置启动冷却风扇，使金属氢化物储氢罐及时冷却降温，从而确保吸氢反应继续进行。同时，冷却风扇的电力来自太阳能发电电源，无需其他外部电源，可使设备组合更加简单。
作为优选方案之四，所述金属氢化物储氢罐具有储罐体，所述储罐体的下部设置有进气接口，所述储罐体的上部设置有出气接口，所述储罐体的内腔中自上而下间隔设置有多块横隔板，所述横隔板上设置有透气孔，所述横隔板之间填充有金属储氢粉末层。这样，在氢气从储罐体下部进气接口至上部出气接口的流动过程中，可以有效增加氢气与金属储氢粉末层的接触面积、大幅延长氢气与金属储氢粉末层的反应时间，从而尽最大可能地提高金属氢化物储氢罐内的储氢体积密度。
进一步地，所述进气接口和出气接口处分别设置有粉末过滤片。这样，可以有效避免金属储氢粉末流出，确保金属储氢粉末层吸氢和放氢效果良好。
再进一步地，所述透气孔设置有两个，两个透气孔对称布置在横隔板的边缘处，相邻横隔板上的透气孔之间错位布置。并且，最好是错位90°布置。这样，相邻横隔板上的两个透气孔在氢气流动方向上并不重叠，且距离最远，从而可以使氢气与金属储氢粉末均匀且充分接触，确保获得良好的吸氢和放氢效果。
更进一步地，所述金属储氢粉末层采用镁系、钛系、稀土系或Laves相系金属储氢粉末中的一种或一种以上的任意组合。并且，所述金属储氢粉末层的厚度为200～1000μm，粉末粒径为8～200nm。将金属储氢粉末的粒径控制在纳米级范围，并将其层厚设计在微米级范围，这样可以用最少量的金属储氢粉末获得最大的比表面积，促使吸氢和放氢反应快速、高效、完全，获得最好的吸氢和放氢效果。
本发明的核心设计思想是结合现有技术中各种储氢方式的优势，将其中的优点更好地应用到实际中，并由一种方式的优点弥补另一种方法的不足，从而构建一种新的复合储氢放氢设备。具体地说，是将太阳能发电电源、电解水制氢装置、高压储氢缓冲罐、金属氢化物储氢罐、氢燃料电池装置和热介质循环管系有机地结合成一个完整的氢能制取存储和循环利用系统。
一方面，高压储氢缓冲罐与金属氢化物储氢罐可以优势互补，既有效解决了高压储氢缓冲罐的燃爆等安全性问题以及材料成本问题，又很好地克服了金属氢化物储氢罐实际工作效率低且吸放氢条件苛刻而带来的成本问题。
另一方面，电解水制氢装置、高压储氢缓冲罐、金属氢化物储氢罐和氢燃料电池装置之间的氢气流道是互通的，热介质循环管系可以根据需要实现各装置之间的加热或散热，从而使氢气的制取、储存和利用能够在可控情况下进行。当氢燃料电池装置在工作中放出大量热量时，可以利用该热量来给放氢过程中的金属氢化物储氢罐加热，以使其放氢过程更加高效。当金属氢化物储氢罐在吸氢过程中放出大量热量时，可以利用该热量来给电解水制氢装置加热，既可及时转移金属氢化物储氢罐中所放的热量，又可提高电解水制氢装置制取氢气的效率。
本发明的有益效果在于：所设计的集成式氢能制取存储和循环利用设备中，其太阳能发电电源、电解水制氢装置、高压储氢缓冲罐、金属氢化物储氢罐、氢燃料电池装置和热介质循环管系有机地组合为一体，既可以大幅提高制氢、储氢和放氢的效率，又可以合理利用制氢、储氢和放氢过程中所产生的热量。通过对高压储氢缓冲罐和金属氢化物储氢罐温度和压力的监测，可以及时控制热介质的流动状况，或者通过太阳能产生的电能加热需要高温的装置，最终使金属氢化物储氢罐达到即用即有的效果。同时，本发明结构相对简单，氢能循环利用率高，运行稳定安全，维护维修方便，运行成本低廉，有效解除了储氢材料对于氢燃料电池商业化进程的桎梏，特别适于氢燃料节能汽车和各种使用氢燃料电源的便携式移动装备。
附图说明
图1为一种集成式氢能制取存储和循环利用设备的结构示意图。
图2为图1中金属氢化物储氢罐的剖视放大结构示意图。
图3为图2中的A—A剖视结构示意图。
图4为图2中的B—B剖视结构示意图。
图中：太阳能发电电源1；电解水制氢装置2；氢气压缩机3；介质电热器4；伸缩调节式充气接管5；电控自动散热器6；热介质循环管系7(其中：第一热交换器71、第二热交换器72、第三热交换器73)；介质循环泵8；高压储氢缓冲罐9；金属氢化物储氢罐10(其中：储罐体101、横隔板102、透气孔103、进气接口104、出气接口105、金属储氢粉末层106、粉末过滤片107)；多通道控制阀11；氢燃料电池装置12；空气过滤器13；空气压缩机14；温度传感器15；压力传感器16；流量调节控制阀17；冷却风扇18。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的集成式氢能制取存储和循环利用设备作进一步的详细描述。
图中所示的集成式氢能制取存储和循环利用设备，主要由包括太阳能发电电源1、电解水制氢装置2、高压储氢缓冲罐9、金属氢化物储氢罐10、氢燃料电池装置12和热介质循环管系7组合而成。太阳能发电电源1采用成熟的现有技术，其电源输出端与现有的电解水制氢装置2的电源接口相连，用以制取氢气和氧气。
电解水制氢装置2的氢气输出端与氢气压缩机3的进口相连，氢气压缩机3的进口通过伸缩调节式充气接管5与多通道控制阀11的总进气端相连。多通道控制阀11可以选用结构简单、工作稳定、易于操作的球阀。本实施例中，多通道控制阀11具有三个出气端，其第一出气端与高压储氢缓冲罐9的输入接口相连，其第二出气端与金属氢化物储氢罐10的进气接口相连，其第三出气端与氢燃料电池装置12的氢气输入端相连。
高压储氢缓冲罐9的输出接口后面设置有两条支路，一条支路与金属氢化物储氢罐10的进气接口相连，另一条支路与氢燃料电池装置12的氢气输入端相连。金属氢化物储氢罐10的出气接口直接与氢燃料电池装置12的氢气输入端相连，氢燃料电池装置12的空气输入端则通过空气压缩机14与空气过滤器13相连。空气过滤器13的输入端不仅与大气相连，还与电解水制氢装置2的氧气输出端相连，这样可向氢燃料电池装置12输送富氧空气，用以提高氢燃料电池装置12的工作效率。
热介质循环管系7主要由串联组成循环回路的第一热交换器71、第二热交换器72和第三热交换器73构成。所述第一热交换器71安装在太阳能发电电源1的内部，第二热交换器72安装在金属氢化物储氢罐10的内部，第三热交换器73安装在氢燃料电池装置12的内部。为了提高换热效率，可以在第一热交换器71、第二热交换器72和第三热交换器73的换热管路上均匀设置散热翅片。在热介质循环管系7的循环回路上还分别设置有介质循环泵8和介质电热器4，介质电热器4的电源接口与太阳能发电电源1的输出端相连。调节介质循环泵8的运转速率可以控制热介质的流量大小，调节介质电热器4的加热功率可以控制热介质的温度高低。本实施例中，多通道控制阀11的第二出气端与金属氢化物储氢罐10的进气接口之间的氢气输送管路还与热介质循环管系7的循环回路共用介质电热器4，以便在金属氢化物储氢罐10进行吸氢反应的初期对其预热。
由于高压储氢缓冲罐9主要在氢燃料电池装置12启动初期为其提供氢气，因此其容积可以设计得较小。本实施例中，高压储氢缓冲罐9与金属氢化物储氢罐10的体积比为1∶5。同时，在高压储氢缓冲罐9和金属氢化物储氢罐10上安装有温度传感器15和压力传感器16，在高压储氢缓冲罐9的输出接口后面的两条支路上、以及金属氢化物储氢罐10的进气接口和出气接口处分别设置有流量调节控制阀17，以便及时监测氢气的状况，调节氢气的进出速率，并且通过温度控制热介质循环管系7中的热介质循环工作。
上述金属氢化物储氢罐10也是本发明的关键部件之一，它具有储罐体101，储罐体101的下部设置有进气接口104，储罐体101的上部设置有出气接口105。储罐体101的内腔中自上而下间隔设置有多块横隔板102，每块横隔板102上设置有两个透气孔103，两个透气孔103对称布置在横隔板102的边缘处，且相邻横隔板102上的透气孔103之间错位90°布置，以尽量增加氢气的流动路径。在相邻横隔板102之间填充有金属储氢粉末层106，金属储氢粉末层106采用镁系、钛系、稀土系或Laves相系金属储氢粉末中的一种或一种以上的任意组合，金属储氢粉末层106的厚度宜在150～1000μm，粉末粒径最好为1～200nm，以增大其比表面积。为了防止粉末泄漏，在上述进气接口104和出气接口105处分别设置有微米级的粉末过滤片107，可以根据金属储氢粉末层106的实际参数决定粉末过滤片107的孔径尺寸。
本实施例中，在氢燃料电池装置12的外部配置有电控自动散热器6，电控自动散热器6的电源接口与氢燃料电池装置12的输出端相连。在金属氢化物储氢罐10的外部配置有冷却风扇18，冷却风扇18的电源接口与太阳能发电电源1的输出端相连。若在工作过程中通过温度传感器监测到氢燃料电池装置12或金属氢化物储氢罐10超过了规定温度，电控自动散热器6或冷却风扇18会自行启动，确保设备正常运转。
上述集成式氢能制取存储和循环利用设备的工作过程分两种状况描述：
状态一：氢燃料电池装置12处于关闭状况
太阳能发电电源1将光能转化为电能，并将大部分电能传输给电解水制氢装置2、小部分传输给介质电热器4。电解水制氢装置2获得电能电解水制氢，氢气经氢气压缩机3增压后，经由多通道控制阀11分配，输入高压储氢缓冲罐9和金属氢化物储氢罐10。通过温度传感器15和压力传感器16监测，可以调节氢气的进气速率。然后，金属氢化物储氢罐10内部开始吸氢反应，吸氢反应初期需要一定温度，故开启介质电热器4，通过第二热交换器72给金属氢化物储氢罐10进行短暂加热，使其达到吸氢反应需要的温度。随着吸氢反应进程的深入，金属氢化物储氢罐10内部不断放出热量、温度不断升高，此时启动介质循环泵8，通过第二热交换器72将多余的热量随着热介质循环管系7的循环回路输送到电解水制氢装置2中，给正在反应的电解液加热，使电解液电解水制氢温度稳定在最佳的范围，如此形成良性循环，直至金属氢化物储氢罐10达到饱和状态。
状态二：氢燃料电池装置12处于工作状况
太阳能发电电源1和电解水制氢装置2持续工作，将所产生的氢气输送到高压储氢缓冲罐9和金属氢化物储氢罐10中。在氢燃料电池装置12启动初期，由高压储氢缓冲罐9对其供氢，开启介质电热器4，通过第三热交换器73给氢燃料电池装置12预热，使其达到70℃左右的初始温度。此后，主要由金属氢化物储氢罐10对其供氢，随着氢燃料电池装置12连续工作放热，其内温度不断升高，此时通过第三热交换器73将多余的热量随热介质循环管系7的循环回路输送到金属氢化物储氢罐10中，使金属氢化物储氢罐10吸收热量，释放出更多的氢气，以保障氢燃料电池装置12稳定安全运行。当氢燃料电池装置12或金属氢化物储氢罐10的温度过高时，通过控制装置启动电控自动散热器6或冷却风扇18，为整个系统散热降温。
由此可见，本发明的设备可以方便地实现氢气集中制取、存储和循环利用，其储氢和放氢效果好，氢能循环利用率高，运行稳定安全，且其结构简单紧凑、运行成本低廉，便于携带移动，特别适于氢燃料节能汽车和各种使用氢燃料电源的便携式移动装备。

Claims (17)

1.一种集成式氢能制取存储和循环利用设备，包括太阳能发电电源(1)、电解水制氢装置(2)、高压储氢缓冲罐(9)、金属氢化物储氢罐(10)、氢燃料电池装置(12)和热介质循环管系(7)，其特征在于：
所述太阳能发电电源(1)的输出端与电解水制氢装置(2)的电源接口相连，所述电解水制氢装置(2)的氢气输出端通过氢气压缩机(3)与多通道控制阀(11)的总进气端相连；
所述多通道控制阀(11)的第一出气端与高压储氢缓冲罐(9)的输入接口相连，所述多通道控制阀(11)的第二出气端与金属氢化物储氢罐(10)的进气接口相连；
所述高压储氢缓冲罐(9)的输出接口后面设置有两条支路，一条支路与金属氢化物储氢罐(10)的进气接口相连，另一条支路与氢燃料电池装置(12)的氢气输入端相连；
所述金属氢化物储氢罐(10)的出气接口与氢燃料电池装置(12)的氢气输入端相连，所述氢燃料电池装置(12)的空气输入端通过空气压缩机(14)与空气过滤器(13)相连；
所述热介质循环管系(7)具有串联组成循环回路的第一热交换器(71)、第二热交换器(72)和第三热交换器(73)，所述第一热交换器(71)设置在太阳能发电电源(1)的内部，所述第二热交换器(72)设置在金属氢化物储氢罐(10)的内部，所述第三热交换器(73)设置在氢燃料电池装置(12)的内部；
所述热介质循环管系(7)的循环回路上分别设置有介质循环泵(8)和介质电热器(4)，所述介质电热器(4)的电源接口与太阳能发电电源(1)的输出端相连。
2.根据权利要求1所述的集成式氢能制取存储和循环利用设备，其特征在于：所述多通道控制阀(11)的第三出气端与氢燃料电池装置(12)的氢气输入端相连。
3.根据权利要求1所述的集成式氢能制取存储和循环利用设备，其特征在于：所述多通道控制阀(11)的第二出气端与金属氢化物储氢罐(10)的进气接口之间的氢气输送管路与热介质循环管系(7)的循环回路共用介质电热器(4)。
4.根据权利要求1所述的集成式氢能制取存储和循环利用设备，其特征在于：所述高压储氢缓冲罐(9)和金属氢化物储氢罐(10)上设置有温度传感器(15)和压力传感器(16)。
5.根据权利要求1所述的集成式氢能制取存储和循环利用设备，其特征在于：所述高压储氢缓冲罐(9)与金属氢化物储氢罐(10)的体积比为1∶2～6。
6.根据权利要求1所述的集成式氢能制取存储和循环利用设备，其特征在于：所述高压储氢缓冲罐(9)与金属氢化物储氢罐(10)的体积比为1∶3～4。
7.根据权利要求1所述的集成式氢能制取存储和循环利用设备，其特征在于：所述高压储氢缓冲罐(9)的输出接口后面的两条支路上、以及金属氢化物储氢罐(10)的进气接口和出气接口处分别设置有流量调节控制阀(17)。
8.根据权利要求1所述的集成式氢能制取存储和循环利用设备，其特征在于：所述氢燃料电池装置(12)的空气输入端还依次通过空气压缩机(14)和空气过滤器(13)与电解水制氢装置(2)的氧气输出端相连。
9.根据权利要求1所述的集成式氢能制取存储和循环利用设备，其特征在于：所述氢气压缩机(3)与多通道控制阀(11)的总进气端之间设置有伸缩调节式充气接管(5)。
10.根据权利要求1所述的集成式氢能制取存储和循环利用设备，其特征在于：所述氢燃料电池装置(12)的外部配置有电控自动散热器(6)，所述电控自动散热器(6)的电源接口与氢燃料电池装置(12)的输出端相连。
11.根据权利要求1所述的集成式氢能制取存储和循环利用设备，其特征在于：所述金属氢化物储氢罐(10)的外部配置有冷却风扇(18)，所述冷却风扇(18)的电源接口与太阳能发电电源(1)的输出端相连。
12.根据权利要求1～11中任意一项所述的集成式氢能制取存储和循环利用设备，其特征在于：所述金属氢化物储氢罐(10)具有储罐体(101)，所述储罐体(101)的下部设置有进气接口(104)，所述储罐体(101)的上部设置有出气接口(105)，所述储罐体(101)的内腔中自上而下间隔设置有多块横隔板(102)，所述横隔板(102)上设置有透气孔(103)，所述横隔板(102)之间填充有金属储氢粉末层(106)。
13.根据权利要求12所述的集成式氢能制取存储和循环利用设备，其特征在于：所述进气接口(104)和出气接口(105)处分别设置有粉末过滤片(107)。
14.根据权利要求12所述的集成式氢能制取存储和循环利用设备，其特征在于：所述透气孔(103)设置有两个，两个透气孔(103)对称布置在横隔板(102)的边缘处，相邻横隔板(102)上的透气孔(103)之间错位布置。
15.根据权利要求12所述的集成式氢能制取存储和循环利用设备，其特征在于：所述相邻横隔板(102)上的透气孔(103)之间错位90°布置。
16.根据权利要求12所述的集成式氢能制取存储和循环利用设备，其特征在于：所述金属储氢粉末层(106)采用镁系、钛系、稀土系或Laves相系金属储氢粉末中的一种或一种以上的任意组合。
17.根据权利要求12所述的集成式氢能制取存储和循环利用设备，其特征在于：所述金属储氢粉末层(106)的厚度为200～1000μm，粉末粒径为8～200nm。
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