CN104791603A

CN104791603A - 氢能存储和供应系统以及存储和供应氢能的方法

Info

Publication number: CN104791603A
Application number: CN201410023671.XA
Authority: CN
Inventors: 张香平; 鲁俞
Original assignee: SHANGHAI HUAJIE EYE MEDICAL EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI HUAJIE EYE MEDICAL EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2015-07-22

Abstract

本发明提供一种氢能存储和供应系统，其包括氢气发生器、氢气存储器和温度控制装置。氢气发生器用于产生氢气。氢气存储器与该氢气发生器相连，该氢气存储器中装有全氟溶液以用于溶解并存储氢气。温度控制装置与该氢气存储器相连，当需要供应气态氢气时，通过该温度控制装置调节该氢气存储器的内部温度以改变氢气在该全氟溶液中的溶解度从而释放出气态氢气。本发明中，氢气存储器采用全氟溶液作为氢气吸收液，且氢气存储器的内部温度可通过温度控制装置来调节以可控制氢气在全氟溶液中的溶解度，从而解决了氢气存储和供应的问题。

Description

氢能存储和供应系统以及存储和供应氢能的方法

技术领域

本发明涉及一种氢能存储和供应系统，尤其涉及一种采用氢能存储和供应系统的发电系统和一种存储和供应氢能的方法。

背景技术

在发电厂、汽车系统中，常采用将化石燃料燃烧的化学能转换为电能的方式提供热量。然而，煤、石油等化石燃料的燃烧将排放大量的碳氧化物、硫氧化物而造成严重的大气污染。因此，为解决化石燃料枯竭及燃烧带来的污染问题，可再生能源成为替代化石燃料的最佳选择。

氢气作为一种可再生能源，其可通过电解水或化学方式生成，然而，如何对氢气进行存储以满足发电设备的需求成为关键问题。为满足发电设备的需求，希望当发电设备停止工作时，对过剩的氢气进行合理的存储；当发电设备工作需要提供氢能时，可快速释放大量的氢气以转化为负载所需的电能。

因此，有必要提供一种改进的系统和方法来解决上述技术问题。

发明内容

本发明是为了解决现有的氢能存储和供应问题，一方面在于提供一种氢能存储和供应系统（10），其特征在于：其包括氢气发生器（11）、氢气存储器（13）和温度控制装置（20）；

该氢气发生器（11）用于产生氢气；

该氢气存储器（13）与该氢气发生器（11）相连，该氢气存储器（13）中装有全氟溶液以用于溶解并存储氢气；

该温度控制装置（20）与该氢气存储器（13）相连，当需要供应气态氢气时，通过该温度控制装置（20）调节该氢气存储器（13）的内部温度以改变氢气在该全氟溶液中的溶解度从而释放出气态氢气。

如上所述的氢能存储和供应系统（10），其中，该氢气发生器（11）包括电解器，该电解器通过外部电源提供电能以将水电解生成氢气和氧气。

如上所述的氢能存储和供应系统（10），其中，通过该温度控制装置（20）提高该氢气存储器（13）的内部温度为60℃到100℃时，氢气在该氢气存储器（13）的全氟溶液中的溶解度降低而释放出气态氢气。

如上所述的氢能存储和供应系统（10），其中，该温度控制装置（20）包括气态氢气含量检测装置（21）和水浴调温装置（23），该水浴调温装置（23）与该氢气存储器（13）热耦合，该气态氢气含量检测装置（21）用于检测该氢气存储器（13）中气态氢气含量，当气态氢气含量低于预设值时，该气态氢气含量检测装置（21）发出报警信号，该水浴调温装置（23）用于根据该报警信号提高水浴温度从而减小氢气在全氟溶液中的溶解度以提高气态氢气含量。

另一方面本发明提供一种采用如上所述的氢能存储和供应系统（10）的发电系统，其特征在于：该发电系统包括与该氢气存储器（13）相连的发电设备（15），当该发电设备（15）需要接收气态氢气以将化学能转换为电能以提供给负载（17）时，该温度控制装置（20）控制该氢气存储器（13）的内部温度为60℃到100℃，该氢气存储器（13）用于将气态氢气输送给该发电设备（15）。

如上所述的发电系统，其中，该温度控制装置（20）包括调温控制器（25）和调温电路（27），该调温电路（23）与该氢气存储器（13）热耦合，该调温控制器（25）用于接收该发电设备（15）的启动信号以控制该调温电路（27）对该氢气存储器（13）加热以减小氢气在全氟溶液中的溶解度从而增加提供给该发电设备（15）的气态氢气含量。

如上所述的发电系统，其中，该调温电路（27）包括围绕在该氢气存储器（13）周围的电阻丝。

如上所述的发电系统，其中，该发电设备（15）包括内燃机或燃料电池。

再一方面本发明提供一种用于存储和供应氢能的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

通过氢气发生器（11）产生氢气；

利用氢气存储器（13）中装有的全氟溶液在低温或常温下溶解氢气以存储氢气；以及

通过温度控制装置（20）控制该氢气存储器（13）的内部温度以降低氢气在全氟溶液中的溶解度从而释放出气态氢气。

如上所述的存储和供应氢能的方法，其中，该降低氢气在全氟溶液中的溶解度的方法包括控制该氢气存储器（13）的内部温度为60℃到100℃。

本发明提供的氢能存储和供应系统和氢能存储和供应氢能的方法与传统的氢能存储和供应系统相比，氢气存储器采用全氟溶液作为氢气吸收液，且氢气存储器的内部温度可通过温度控制装置来调节以控制氢气在全氟溶液中的溶解度。从而，不需要使用氢气时，用全氟溶液对氢气进行吸收存储，当需要使用气态氢气时，温度升高，氢气在全氟溶液中的溶解度迅速降低以释放大量的气态氢气。

附图说明

图1为氢能存储和供应系统的一种实施方式示意图；

图2为氢能存储和供应系统的另一种实施方式示意图；以及

图3为存储和供应氢能的方法流程图。

具体实施方式

具体实施方式一，结合图1说明本具体实施方式。图1为氢能存储和供应系统的一种实施方式示意图。在本实施方式中，如图1所示，该氢能存储和供应系统10包括氢气发生器11、氢气存储器13和温度控制装置20。

该氢气发生器11用于产生氢气，在一些实施方式中，该氢气发生器11包括电解器，该电解器通过外部电源提供电能以将水电解生成氢气和氧气。在其他实施方式中，该氢气发生器11可用于装化学试剂以发生化学反应产生氢气，例如，加入金属和碱性溶液以生成氢气，金属可包括铝粉、铁粉等，碱性溶液可包括氢氧化钠溶液等。

该氢气存储器13与该氢气发生器11相连，该氢气存储器13中装有全氟溶液以用于溶解并存储氢气。全氟溶液是气体的极好溶剂。该全氟溶液可包括全服烷烃、全氟甲苯和全氟庚烷等。

该温度控制装置20与该氢气存储器13热耦合，当需要供应气态氢气时，通过该温度控制装置20调节该氢气存储器13的内部温度以改变氢气在该全氟溶液中的溶解度从而释放出气态氢气。本发明所称“热耦合”，是指将该温度控制装置20与该氢气存储器13之间直接或间接进行热传导。在一种实施方式中，该温度控制装置20可用环氧树脂、热脂等黏性材料粘于该氢气存储器13外壁。在一种实施方式中，该温度控制装置20可用夹钳等机械方式固定于该氢气存储器13上。

在一种实施方式中，常温状态下如0℃到40℃，1个大气压到10个大气压条件下，氢气在全氟溶液中的溶解度较高，氢气溶解于该氢气存储器13的全氟溶液中。在其他实施方式中，在低温状态如0℃以下时，氢气也可以较高溶解度溶解于全氟溶液中。温度越低，氢气溶解量越大，压力越大，氢气溶解量越大。

当需要供应气态氢气时，通过该温度控制装置20提高该氢气存储器13的内部温度，氢气在该氢气存储器13的全氟溶液中的溶解度降低而释放出气态氢气。在一些实施方式中，在60℃到100℃范围内，全氟溶液可保持为液相，同时全氟溶液可大量释放出气态氢气。

具体实施方式二，结合图1说明本具体实施方式。如图1所示，该温度控制装置20包括气态氢气含量检测装置21和水浴调温装置23，该水浴调温装置23与该氢气存储器13热耦合，该气态氢气含量检测装置21用于检测该氢气存储器13中气态氢气含量，当气态氢气含量低于预设值时，该气态氢气含量检测装置21发出报警信号，该水浴调温装置23用于根据该报警信号提高水浴温度从而减小氢气在全氟溶液中的溶解度以提高气态氢气含量。

在一种实施方式中，该气态氢气含量检测装置21可包括压力计，该预设值包括气态氢气压力值如0.1个大气压。在其他实施方式中，该其他氢气含量检测装置21可包括气体浓度检测仪，该预设值包括气态氢气浓度值如2ppm。

具体实施方式三，结合图1说明本具体实施方式。当图1所示的氢能存储和供应系统10用于发电系统时，该发电系统还包括与该氢气存储器13相连的发电设备15，当该发电设备15需要将气态氢气的化学能转换为电能以提供给负载17时，该温度控制装置20控制该氢气存储器13的内部温度为60℃到100℃，该氢气存储器13用于将气态氢气输送给该发电设备15。

具体实施方式四，结合图2说明本具体实施方式。图2为氢能存储和供应系统的另一种实施方式示意图。当图2所示的氢能存储和供应系统10用于发电系统时，该发电系统还包括与该氢气存储器13相连的发电设备15，当该发电设备15需要将气态氢气的化学能转换为电能以提供给负载17时，该温度控制装置20控制该氢气存储器13的内部温度为60℃到100℃，该氢气存储器13用于将气态氢气输送给该发电设备15。

在本实施方式中，该温度控制装置20包括调温控制器25和调温电路27，该调温控制器25用于接收该发电设备15的启动信号以控制该调温电路27对该氢气存储器13加热以减小氢气在全氟溶液中的溶解度从而增加提供给该发电设备15的气态氢气含量。

在一种实施方式中，该调温电路27包括围绕在该氢气存储器13周围的电阻丝。在其他实施方式中，该调温电路27还包括其他电路结构的可发出热能的电路。

具体实施方式五，结合图3说明本具体实施方式。图3为存储和供应氢能的方法流程图。该方法包括如下步骤：步骤101，通过氢气发生器11产生氢气。步骤103，利用氢气存储器13中装有的全氟溶液在低温或常温下溶解氢气以存储氢气。步骤105，通过温度控制装置20控制该氢气存储器13的内部温度以降低氢气在全氟溶液中的溶解度从而释放出气态氢气。在一种实施方式中，该降低氢气在全氟溶液中的溶解度的方法包括控制该氢气存储器13的内部温度为60℃到100℃。

在本发明中，需要指出的是：在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“或者”包括所列举的项目中的任意一者或者全部。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。此外，“电路”或者“电路系统”以及“控制器”等可以包括单一组件或者由多个主动元件或者被动元件直接或者间接相连的集合，例如一个或者多个集成电路芯片，以提供所对应描述的功能。

本发明中使用的“可”、“可以”与“可能”等词语表明在某些环境中事件发生的可能性；拥有一种特定属性、特征或功能；和/或通过与某一合格动词结合表示一个或多个能力、性能或可能性。相应地，“可能”的使用表明：被修饰的术语对于所示的能力、功能或用途是明显适当、可匹配或合适的；同时考虑到在某些情况的存在，被修饰的术语有时可能不适当，不匹配或不合适。例如，在某些情况下，可能预期出现某一结果或性能；而在其他情况下，该结果或性能可能不出现。这一区别由表示“可能”的词语体现。

虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以做出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于涵盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims

1.一种氢能存储和供应系统（10），其特征在于：其包括氢气发生器（11）、氢气存储器（13）和温度控制装置（20）；

该氢气发生器（11）用于产生氢气；

2.如权利要求1所述的氢能存储和供应系统（10），其中，该氢气发生器（11）包括电解器，该电解器通过外部电源提供电能以将水电解生成氢气和氧气。

3.如权利要求1所述的氢能存储和供应系统（10），其中，通过该温度控制装置（20）提高该氢气存储器（13）的内部温度为60℃到100℃时，氢气在该氢气存储器（13）的全氟溶液中的溶解度降低而释放出气态氢气。

4.如权利要求3所述的氢能存储和供应系统（10），其中，该温度控制装置（20）包括气态氢气含量检测装置（21）和水浴调温装置（23），该水浴调温装置（23）与该氢气存储器（13）热耦合，该气态氢气含量检测装置（21）用于检测该氢气存储器（13）中气态氢气含量，当气态氢气含量低于预设值时，该气态氢气含量检测装置（21）发出报警信号，该水浴调温装置（23）用于根据该报警信号提高水浴温度从而减小氢气在全氟溶液中的溶解度以提高气态氢气含量。

5.采用如权利要求1所述的氢能存储和供应系统（10）的发电系统，其特征在于：该发电系统包括与该氢气存储器（13）相连的发电设备（15），当该发电设备（15）需要接收气态氢气以将化学能转换为电能以提供给负载（17）时，该温度控制装置（20）控制该氢气存储器（13）的内部温度为60℃到100℃，该氢气存储器（13）用于将气态氢气输送给该发电设备（15）。

6.如权利要求5所述的发电系统，其中，该温度控制装置（20）包括调温控制器（25）和调温电路（27），该调温电路（23）与该氢气存储器（13）热耦合，该调温控制器（25）用于接收该发电设备（15）的启动信号以控制该调温电路（27）对该氢气存储器（13）加热以减小氢气在全氟溶液中的溶解度从而增加提供给该发电设备（15）的气态氢气含量。

7.如权利要求6所述的发电系统，其中，该调温电路（27）包括围绕在该氢气存储器（13）周围的电阻丝。

8.如权利要求5所述的发电系统，其中，该发电设备（15）包括内燃机或燃料电池。

9.一种用于存储和供应氢能的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

通过氢气发生器（11）产生氢气；

10.如权利要求9所述的存储和供应氢能的方法，其中，该降低氢气在全氟溶液中的溶解度的方法包括控制该氢气存储器（13）的内部温度为60℃到100℃。