CN109252984A - 一种基于有机液体储氢材料的储能和分布式电源发电系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于有机液体储氢材料的储能和分布式电源发电系统，其包括：气体收集装置，用于收集氢气；气体分离装置和\或干燥装置，其与所述气体收集装置连接，用于将所述氢气和所述氧气分离和\或干燥处理；气体增压装置，其与所述气体分离装置和\或所述干燥装置连接，用于为所述氢气增压；固定床加氢反应装置，其与所述气体增压装置连接，用于将增压后的所述氢气与所述固定床加氢反应装置中的有机液融合，获得氢化有机液储氢材料；发电系统，其与所述固定床加氢反应装置连接，用于发电。因此，氢气转化电能便捷，且利用率较高。

Description

一种基于有机液体储氢材料的储能和分布式电源发电系统

技术领域

本申请涉及发电装置技术领域，特别是涉及一种基于有机液体储氢材料的储能和分布式电源发电系统。

背景技术

现有的氢存储技术各自都存在某些不足，还不能完全满足未来氢能经济的需求；高压气态储氢效率很低，甚至加压到30MPa时，质量储氢密度仍不足3％，而且运输和使用的过程中存在容器爆破和氢气易泄露等不安全因素；低温液体储氢技术由于必须装备相应的冷却装置，其质量储氢密度就受到了限制，而且把气态氢气冷却成为液态氢要消耗大量的能量，为了维持低温环境相当于液氢质量能量30％的能量会被消耗，导致这种储氢方式成本很高；对于金属氢化物储氢，大多数的金属氢化物要么是温度很低，要么很不稳定，在几次加氢循环之后它的晶格结构容易被破坏，因此，受到上述诸多限制，氢气转化电能困难。

发明内容

(一)要解决的技术问题：

本发明的目的是提出一种基于有机液体储氢材料的储能和分布式电源发电系统，解决氢气转化电能困难的问题。

(二)技术方案：

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种基于有机液体储氢材料的储能和分布式电源发电系统，其包括：气体收集装置，用于收集氢气；气体分离装置和\或干燥装置，其与所述气体收集装置连接，用于将所述氢气和所述氧气分离和\或干燥处理；气体增压装置，其与所述气体分离装置和\或所述干燥装置连接，用于为所述氢气增压；固定床加氢反应装置，其与所述气体增压装置连接，用于将增压后的所述氢气与所述固定床加氢反应装置中的有机液融合，获得氢化有机液储氢材料；发电系统，其与所述固定床加氢反应装置连接，用于发电。

在一个实施例中，可选地，还包括常温常压储运罐，其位于所述发电系统和所述固定床加氢反应装置之间，并与所述固定床加氢反应装置和所述发电系统连接，用于储存所述氢化有机液储氢材料。

在一个实施例中，可选地，还包括石油气厂的排氢气管道和\或天然气厂的排氢气管道和\或化工厂的排氢气管道，其与所述气体收集装置连接，用于输送所述氢气。

在一个实施例中，可选地，还包括控制装置，其与所述气体收集装置、所述气体分离装置和\或所述干燥装置、所述气体增压装置、所述固定床加氢反应装置连接，用于控制所述气体收集装置、所述气体分离装置和\或所述干燥装置、所述气体增压装置、所述固定床加氢反应装置的打开和关闭。

在一个实施例中，可选地，所述发电系统包括第一装置和固定床脱氢反应装置；所述固定床脱氢反应装置与所述常温压储运罐连接，用于将所述氢化有机液储氢材料中的所述氢气脱出；所述固定床脱氢反应装置与所述第一装置连接，用于为所述第一装置提供燃料，以使得所述第一装置发电。

在一个实施例中，可选地，所述第一装置为氢内燃机或燃料电池供电装置。

(三)有益效果：

本申请的技术方案，通过气体收集装置将石油气厂的排氢气管道和\或天然气厂的排氢气管道和\或化工厂的排氢气管道的氢气收集，并输送给气体分离装置和\或干燥装置，其将氢气和氧气分离和\或干燥处理，气体增压装置为氢气增压，固定床加氢反应装置将增压后的氢气与固定床加氢反应装置中的有机液融合，获得氢化有机液储氢材料，发电系统利用氢化有机液储氢材料发电，因此，氢气转化电能便捷，且利用率较高。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请一个实施例的基于有机液体储氢材料的储能和分布式电源发电系统的结构框图。

附图标记：

1、石油气厂的排氢气管道和\或天然气厂的排氢气管道和\或化工厂的排氢气管道；

2、气体收集装置；

3、气体分离装置和\或干燥装置；

4、气体增压装置；

5、固定床加氢反应装置；

6、常温常压储运罐；

7、控制装置；

8、第一装置；

9、发电系统；

10、固定床脱氢反应装置。

具体实施方式

下面通过具体的实施例结合附图，对本申请做进一步详细介绍。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非有明确的规定和限制，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。可以是两个元件内部的连通。“第一”“第二”“第三”“第四”不代表任何的序列关系，仅是为了方便描述进行的区分。对本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

由于目前氢气转化电能困难的问题，本申请给出基于有机液体储氢材料的储能和分布式电源发电系统。

下面将通过基础设计、扩展设计及替换设计对产品等进行详细描述。

实施例1：

如图1所示，一种基于有机液体储氢材料的储能和分布式电源发电系统，其由气体收集装置2、气体分离装置和\或干燥装置3、气体增压装置4、固定床加氢反应装置5和发电系统9构成，其中，所述气体收集装置2，用于收集氢气。所述气体分离装置和\或所述干燥装置3，其与所述气体收集装置2连接，用于将所述氢气和所述氧气分离和\或干燥处理。所述气体增压装置4，其与所述气体分离装置和\或所述干燥装置3连接，用于为所述氢气增压。所述固定床加氢反应装置5，其与所述气体增压装置4连接，用于将增压后的所述氢气与所述固定床加氢反应装置5中的有机液融合，获得氢化有机液储氢材料。所述发电系统9，其与所述固定床加氢反应装置5连接，用于发电，氢气转化电能便捷，并且利用率较高。

通过使用有机液体储氢材料作为氢载体，质子交换膜燃料电池作为供电设备，两者结合起来使用，一方面解决了氢气的安全存储和高效运输问题，另一方面则提供了一种安全高效的分布式发电系统。

氢气来源于现有的石油、天然气、化工工厂，无需电解水等另外耗能的装置，直接提纯氢气后用于加氢，整个加氢系统高度集成可控。另外，有机液态储氢材料由N-甲基咔唑、N-乙基咔唑、N-丙基咔唑和8-甲基喹啉按一定的比例组成，属于低共熔混合物，熔点低，沸点高，储氢量高，有利用于其在整个系统中的存储、运输和循环使用，与燃料电池组合，可为需要的地方提供稳定便利的供电。

在该实施例中，可选地，所述气体收集装置2为现有的气体收集装置，所述气体分离装置和\或所述干燥装置3为现有的气体分离装置和\或干燥装置，所述气体增压装置4为现有的气体增压装置，所述固定床加氢反应装置5为现有的固定床加氢反应装置，所述发电系统9为现有的发电系统。

实施例2：

如图1所示，该实施例是在实施例1的基础上增加的新设计，为解决现有的氢存储技术存在某些不足，例如：高压储氢存在储氢密度低以及安全隐患的问题；低温液体储氢技术能耗大、储氢成本高的问题；金属氢化物储氢则存在不稳定，不能持续使用的问题。

可选地，所述常温常压储运罐6，其位于所述发电系统9和所述固定床加氢反应装置5之间，并与所述固定床加氢反应装置5和所述发电系统9连接，用于储存所述氢化有机液储氢材料。

通过所述常温常压储运罐6储运所述氢化有机液储氢材料，成本低廉、稳定、可持续使用。

此处需要说明的是：所述常温常压储运罐6为现有的常温常压储运罐，所述常温常压储运罐6也可以是常温常压储运管道。

实施例3：

如图1所示，该实施例是在实施例1的基础上增加的新设计，还包括石油气厂的排氢气管道和\或天然气厂的排氢气管道和\或化工厂的排氢气管道1，其与所述气体收集装置2连接，用于输送所述氢气。

在该实施例中，所述石油气厂的排氢气管道和\或天然气厂的排氢气管道和\或化工厂的排氢气管道1为现有的石油气厂的排氢气管道和\或天然气厂的排氢气管道和\或化工厂的排氢气管道。

实施例4：

如图1所示，该实施例是在实施例2的基础上增加的新设计，为了实现自动控制，控制装置7，其与所述气体收集装置2、所述气体分离装置或所述干燥装置3、所述气体增压装置4、所述固定床加氢反应装置5连接，用于控制所述气体收集装置2、所述气体分离装置和\或所述干燥装置3、所述气体增压装置4、所述固定床加氢反应装置5的打开和关闭。

所述控制装置7控制所述气体收集装置2、所述气体分离装置和\或所述干燥装置3、所述气体增压装置4、所述固定床加氢反应装置5。所述控制装置7控制所述气体收集装置2开启工作，将收集氢气，完成后将所述氢气输送至所述气体分离装置和\或所述干燥装置3。所述控制装置7控制所述气体分离装置和\或所述干燥装置3开启工作，将所述氢气和氧气分离和\或干燥处理，完成后将所述氢气输送至所述气体增压装置4。所述控制装置7控制所述气体增压装置7开启工作，为所述氢气增压，完成后将增压的所述氢气输送至所述固定床加氢反应装置5。所述控制装置7控制所述固定床加氢反应装置5开启工作，将增压后的所述氢气与所述固定床加氢反应装置5中的有机液融合，获得氢化有机液储氢材料，以实现自动控制。

在该实施例中，所述控制装置7为计算机或是单片机等，多种型号均可以使用。

实施例5：

该实施例是对实施例1中的所述发电系统9进一步介绍，所述发电系统9其由第一装置8和固定床脱氢反应装置10组成，其中，所述固定床脱氢反应装置10与所述常温压储运罐6连接，用于将所述氢化有机液储氢材料中的所述氢气脱出。所述固定床脱氢反应装置10与所述第一装置8连接，用于为所述第一装置8提供燃料。进一步地，所述第一装置8为氢内燃机或燃料电池供电装置。

在该实施例中，可选地，所述固定床脱氢反应装置10为现有的固定床脱氢反应装置，所述氢内燃机为现有的氢内燃机，所述燃料电池供电装置为现有的燃料电池供电装置。

所述石油气厂的排氢气管道和\或天然气厂的排氢气管道和\或化工厂的排氢气管道1将氢气输送至所述气体收集装置2所述气体分离装置和\或所述干燥装置3与所述气体收集装置2连接，直接将氢气与氧气分离，并能实现干燥的目的，所述气体增压装置4与所述气体分离装置和\或所述干燥装置3相连，将氢气增压到一定压力，输送到有机液体所述固定床加氢反应装置5，有机液体所述固定床加氢反应装置5将有机液体储氢材料在一定氢压下加氢，将氢气储存在未氢化的有机液体储氢材料中，获得氢化的有机液体储氢材料，氢化的有机液体储氢材料被输送到氢能所述发电系统9中的所述固定床脱氢反应装置10，氢气通过所述固定床脱氢反应装置10从氢化的有机液体储氢材料中被脱出用作所述氢内燃机或所述燃料电池的燃料，所述控制装置7用于集中管理和控制各设备的正常运转。

具体使用时：

1.首先在工厂完成有机液体储氢材料的加氢过程；

2.将氢化后的有机液体储氢材料通过运输车或管道在常温常压下输送到所需地区；

3.以氢化的有机液体储氢材料作为原料供入氢能发电系统中完成脱氢供能；

4.把脱氢以后的有机液体储氢材料回收运送至工厂再次完成加氢，如此可实现储氢材料的循环使用。

整个过程安全高效无污染，且利于运输和使用。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于有机液体储氢材料的储能和分布式电源发电系统，包括：

气体收集装置，用于收集氢气；

气体分离装置和\或干燥装置，其与所述气体收集装置连接，用于将所述氢气和所述氧气分离和\或干燥处理；

气体增压装置，其与所述气体分离装置和\或所述干燥装置连接，用于为所述氢气增压；

固定床加氢反应装置，其与所述气体增压装置连接，用于将增压后的所述氢气与所述固定床加氢反应装置中的有机液融合，获得氢化有机液储氢材料；

发电系统，其与所述固定床加氢反应装置连接，用于发电。

2.根据权利要求1所述的基于有机液体储氢材料的储能和分布式电源发电系统，其特征在于：

还包括常温常压储运罐，其位于所述发电系统和所述固定床加氢反应装置之间，并与所述固定床加氢反应装置和所述发电系统连接，用于储存所述氢化有机液储氢材料。

3.根据权利要求1所述的基于有机液体储氢材料的储能和分布式电源发电系统，其特征在于：

还包括石油气厂的排氢气管道和\或天然气厂的排氢气管道和\或化工厂的排氢气管道，其与所述气体收集装置连接，用于输送所述氢气。

4.根据权利要求3所述的基于有机液体储氢材料的储能和分布式电源发电系统，其特征在于：

还包括控制装置，其与所述气体收集装置、所述气体分离装置和\或所述干燥装置、所述气体增压装置、所述固定床加氢反应装置连接，用于控制所述气体收集装置、所述气体分离装置和\或所述干燥装置、所述气体增压装置、所述固定床加氢反应装置的打开和关闭。

5.根据权利要求1所述的基于有机液体储氢材料的储能和分布式电源发电系统，其特征在于：

所述发电系统包括第一装置和固定床脱氢反应装置；

所述固定床脱氢反应装置与所述常温压储运罐连接，用于将所述氢化有机液储氢材料中的所述氢气脱出；

所述固定床脱氢反应装置与所述第一装置连接，用于为所述第一装置提供燃料，以使得所述第一装置发电。

6.根据权利要求5所述的基于有机液体储氢材料的储能和分布式电源发电系统，其特征在于：

所述第一装置为氢内燃机或燃料电池供电装置。