CN110277571A - 一种有机液体储氢发电系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种有机液体储氢发电系统，包括发电系统本体，发电系统本体内部设有蓄电池，蓄电池分别与脱氢罐、加压装置、燃料电池连接，还设有储氢罐，储氢罐、脱氢罐、纯化装置、加压装置、燃料电池和逆变器依次活动连接；储氢罐与脱氢罐之间设置有第一阀门，脱氢罐内设有加热电阻丝，加热电阻丝与蓄电池连接，加压装置与燃料电池之间设有流量阀；发电系统本体的外侧设有太阳能板，太阳能板与蓄电池连接；发电系统本体的两侧面分别设置有输入口和输出口，储氢罐横穿输入口，靠近输入口的储氢罐设置有第二阀门，逆变器横穿输出口与储电装置连接。将气态氢存储转化为液态存储运输，再经过脱氢反应变为气态氢，提高了氢燃料电池发电的安全性。

Description

一种有机液体储氢发电系统

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种有机液体储氢发电系统。

背景技术

氢能作为一种绿色能源，近年来得到了广泛关注。氢燃料电池是氢能利用的重要方式，应用于氢燃料电池汽车、应急放电车等领域。氢燃料电池的工作原理是：将氢气送到燃料电池的阳极板，经过催化剂的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板，而电子是不能通过质子交换膜的，这个电子，只能经外部电路，到达燃料电池阴极板，从而在外电路中产生电流。电子到达阴极板后，与氧原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧，可以从空气中获得，因此只要不断地给阳极板供应氢，给阴极板供应空气，并及时把水带走，就可以不断地提供电能。

氢燃料发电目前主要采用气态氢气作为燃料，气态氢通常采用高压钢瓶作为储氢容器。使用过程中，将高压钢瓶运输到氢燃料电池附近，将高压钢瓶内的气态氢传递给氢燃料电池，供氢燃料电池发电。

但高压钢瓶在将氢气供给燃料电池的过程中，容易出现气体泄漏问题。当空气中的氢气含量超过一定范围时，容易造成燃气爆炸，降低氢燃料电池发电的安全性。为了提高氢燃料电池发电的安全性，提出了一种有机液体储氢发电系统。

发明内容

本申请提供了一种有机液体储氢发电系统，以解决现高压钢瓶在供给燃料电池的过程中由于气体泄漏造成的氢燃料电池发电安全性低的技术问题。

为了解决上述问题，本申请提供以下的技术方案:

一种有机液体储氢发电系统，包括发电系统本体，发电系统本体内部设置有蓄电池，蓄电池分别与脱氢罐、加压装置、燃料电池连接，其中，发电系统本体内还设置有储氢罐，储氢罐与脱氢罐的一端活动连接，脱氢罐的另一端与纯化装置的一端活动连接，纯化装置的另一端与加压装置的一端活动连接，加压装置的另一端与燃料电池的一端活动连接，燃料电池的另一端与逆变器的一端活动连接；储氢罐与脱氢罐之间设置有第一阀门，脱氢罐内设置有加热电阻丝，加热电阻丝与蓄电池连接，加压装置与燃料电池之间设置有流量阀；发电系统本体的外侧设置有太阳能板，太阳能板与蓄电池电连接；发电系统本体的两侧面分别设置有输入口和输出口，储氢罐横穿输入口，靠近输入口的储氢罐设置有第二阀门，逆变器的另一端横穿输出口与储电装置连接。

可选地，加热电阻丝的形状为回形，加热电阻丝的长度尺寸小于脱氢罐的直径尺寸。

可选地，纯化装置内部设置有回型管、滤膜和多层分子筛。

可选地，储氢罐内设置有咔唑类化合物。

可选地，发电系统本体为矩形，发电系统本体的上表面和四个侧面均设置有太阳能板。

可选地，靠近发电系统本体底部的脱氢罐一端设置有回收阀门。

可选地，脱氢罐与纯化装置之间设置有缓冲容器。

一种有机液体储氢发电方法，方法包括：打开储氢罐的第二阀门，有机液体注入储氢罐；当储氢罐已满时，关闭第二阀门，打开储氢罐的第一阀门，有机液体进入脱氢罐；打开蓄电池电源，启动电阻丝加热，加热有机液体脱氢，获得气态氢；气态氢经过纯化装置和加压装置处理后，发送给燃料电池；燃料电池利用气态氢气进行发电获得直流电，直流电经过逆变器变换为交流电输出。

有益效果：本申请提供了一种有机液体储氢发电系统，该系统包括发电系统本体，发电系统本体内部设置有蓄电池，蓄电池为脱氢罐、加压装置、燃料电池供电。发电系统本体内设置有储氢罐，储氢罐与脱氢罐的一端活动连接，脱氢罐的另一端与纯化装置的一端活动连接，纯化装置的另一端与加压装置的一端活动连接，加压装置的另一端与燃料电池的一端活动连接，燃料电池的另一端与逆变器的一端活动连接。使用过程中，储氢罐内的有机液体在脱氢罐进行脱氢反应获得气态氢，气态氢经过纯化装置和加压装置处理获得高纯度气态氢，并将高纯度气态氢给予给燃料电池，燃料电池利用高纯度气态氢发电获得直流电，直流电经过逆变器转换为交流电。为了方便有机液体进入储氢罐，且方便将交流电传输出，发电系统本体的两侧面分别设置有输入口和输出口，储氢罐横穿输入口，靠近输入口的储氢罐设置有第二阀门，逆变器的另一端横穿输出口与储电装置连接。使用过程中，有机液体通过第二阀门进入储氢罐，当储氢罐内的有机液体已满时，第二阀门关闭。为了方便控制储氢罐内的有机液体流入脱氢罐进行脱氢反应，储氢罐与脱氢罐之间设置有第一阀门，脱氢罐内设置有加热电阻丝，加热电阻丝与蓄电池连接。当第二阀门关闭时，第一阀门打开，储氢罐内的有机液体进入脱氢罐内，脱氢罐内的氢气在加热电阻丝的作用下，从有机液体中挣脱出来，变为气态氢。为了方便控制燃料电池发电，加压装置与燃料电池之间设置有流量阀。使用过程中，加压装置通过金属管道氢气流量控制阀门与燃料电池的阴极连接。为了给蓄电池供电，发电系统本体的外侧设置有太阳能板，太阳能板与蓄电池电连接。本申请中，通过储氢罐存储有机液体，通过脱氢罐中的加热电阻丝将有机液体中的氢气脱为气态氢，并通过加压装置和纯化装置处理，供给于燃料电池发电。本申请中，将气态氢存储转化为液态存储运输，再经过脱氢反应变为气态氢，减少了直接存储和运输气态氢出现的气体泄漏问题，提高了氢燃料电池发电时的气态氢纯度，进而提高了氢燃料电池发电的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为申请提供的一种有机液体储氢发电系统的结构示意图；

附图说明：1-发电系统本体，11-蓄电池，12-脱氢罐，13-加压装置，14-燃料电池，15-储氢罐，16-纯化装置，17-逆变器，18-太阳能板，19-缓冲容器，121-加热电阻丝，122-回收阀门。

具体实施方式

参见图1，为本申请提供的一种有机液体储氢发电系统的结构示意图，可知本申请提供了一种有机液体储氢发电系统，该系统包括发电系统本体1，发电系统本体1内部设置有蓄电池11，蓄电池11为脱氢罐12、加压装置13、燃料电池14供电。发电系统本体1内设置有储氢罐15，储氢罐15与脱氢罐12的一端活动连接，脱氢罐12的另一端与纯化装置16的一端活动连接，纯化装置16的另一端与加压装置13的一端活动连接，加压装置13的另一端与燃料电池14的一端活动连接，燃料电池14的另一端与逆变器17的一端活动连接。使用过程中，储氢罐15内的有机液体在脱氢罐12进行脱氢反应获得气态氢，气态氢经过纯化装置16和加压装置13处理获得高纯度气态氢，并将高纯度气态氢给予给燃料电池14，燃料电池14利用高纯度气态氢发电获得直流电，直流电经过逆变器17转换为交流电。为了方便有机液体进入储氢罐15，且方便将交流电传输出，发电系统本体1的两侧面分别设置有输入口和输出口，储氢罐15横穿输入口，靠近输入口的储氢罐15设置有第二阀门，逆变器17的另一端横穿输出口与储电装置连接。使用过程中，有机液体通过第二阀门进入储氢罐15，当储氢罐15内的有机液体已满时，第二阀门关闭。为了方便控制储氢罐15内的有机液体流入脱氢罐12进行脱氢反应，储氢罐15与脱氢罐12之间设置有第一阀门，脱氢罐12内设置有加热电阻丝121，加热电阻丝121与蓄电池11连接。当第二阀门关闭时，第一阀门打开，储氢罐15内的有机液体进入脱氢罐12内，脱氢罐12内的氢气在加热电阻丝121的作用下，从有机液体中挣脱出来，变为气态氢。为了方便控制燃料电池14发电，加压装置13与燃料电池14之间设置有流量阀。使用过程中，加压装置13通过金属管道氢气流量控制阀门与燃料电池14的阴极连接。为了给蓄电池11供电，发电系统本体1的外侧设置有太阳能板18，太阳能板18与蓄电池11电连接。本申请中，通过储氢罐15存储有机液体，通过脱氢罐12中的加热电阻丝121将有机液体中的氢气脱为气态氢，并通过加压装置13和纯化装置16处理，供给于燃料电池14发电。本申请中，将气态氢存储转化为液态存储运输，再经过脱氢反应变为气态氢，减少了直接存储和运输气态氢出现的气体泄漏问题，提高了氢燃料电池发电时的气态氢纯度，进而提高了氢燃料电池发电的安全性。

为了方便有机液体中的氢气脱出尽可能的脱出，本实施例中，加热电阻丝121的形状为回形，加热电阻丝121的长度尺寸小于脱氢罐12的直径尺寸。使用过程中，蓄电池11导通电阻丝121，使电阻丝121加热脱氢罐12中的有机液体，方便氢气从有机液体中脱出。

为了纯化氢气，本实施例中，纯化装置16内部设置有回型管、滤膜和多层分子筛。使用过程中，回型管、滤膜和多层分子筛，均可以吸附氢气中的杂质，起到净化氢气的作用。

为了方便储氢罐15存储氢气，本实施例中，储氢罐15内设置有咔唑类化合物。咔唑类化合物可以将氢气存储于有机液体中，方便直接用运输液态氢，避免直接运输气态氢造成的安全问题。

为了给蓄电池11充电，本实施例中，发电系统本体1为矩形，发电系统本体1的上表面和四个侧面均设置有太阳能板18。使用过程中，太阳能板18将太阳能转化为电能，并通过导线存储给蓄电池11，避免因蓄电池11没电造成的脱氢效率低的技术问题。

为了方便有机液体储氢材料的回收利用，本实施例中，靠近发电系统本体1底部的脱氢罐12一端设置有回收阀门122。待有机液体脱氢完毕后，打开脱氢罐12上的阀门，将脱完氢的有机液体回收。当有机液体储氢时，继续使用回收到的有机液体储氢，减少了资源的浪费。

为了减少脱氢后的氢气对纯化装置16的冲击，本实施例中，脱氢罐12与纯化装置16之间设置有缓冲容器19。缓冲容器19可将从脱氢罐12中脱出的氢气暂时存储，等气体满足一定容积后，再将氢气发送给纯化装置16进行净化。

本申请除了提供了一种有机液体储氢发电系统外，还提供了一种有机液体储氢发电方法，具体方法包括：

S01：打开储氢罐的第二阀门，有机液体注入储氢罐。

S02：当储氢罐已满时，关闭第二阀门，打开储氢罐的第一阀门，有机液体进入脱氢罐。

S03：打开蓄电池电源，启动电阻丝加热，加热有机液体脱氢，获得气态氢。

S04：气态氢经过纯化装置和加压装置处理后，发送给燃料电池。

S05：燃料电池利用气态氢气进行发电获得直流电，直流电经过逆变器变换为交流电输出。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种有机液体储氢发电系统，其特征在于，包括发电系统本体(1)，所述发电系统本体(1)内部设置有蓄电池(11)，所述蓄电池(11)分别与脱氢罐(12)、加压装置(13)、燃料电池(14)连接，其中，

所述发电系统本体(1)内还设置有储氢罐(15)，所述储氢罐(15)与所述脱氢罐(12)的一端活动连接，所述脱氢罐(12)的另一端与纯化装置(16)的一端活动连接，所述纯化装置(16)的另一端与所述加压装置(13)的一端活动连接，所述加压装置(13)的另一端与燃料电池(14)的一端活动连接，所述燃料电池(14)的另一端与逆变器(17)的一端活动连接；

所述储氢罐(15)与所述脱氢罐(12)之间设置有第一阀门，所述脱氢罐(12)内设置有加热电阻丝(121)，所述加热电阻丝(121)与所述蓄电池(11)连接，所述加压装置(13)与所述燃料电池(14)之间设置有流量阀；

所述发电系统本体(1)的外侧设置有太阳能板(18)，所述太阳能板(18)与所述蓄电池(11)电连接；

所述发电系统本体(1)的两侧面分别设置有输入口和输出口，所述储氢罐(15)横穿所述输入口，靠近所述输入口的所述储氢罐(15)设置有第二阀门，所述逆变器(17)的另一端横穿所述输出口与储电装置连接。

2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述加热电阻丝(121)的形状为回形，所述加热电阻丝(121)的长度尺寸小于所述脱氢罐(12)的直径尺寸。

3.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述纯化装置(16)内部设置有回型管、滤膜和多层分子筛。

4.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述储氢罐(15)内设置有咔唑类化合物。

5.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述发电系统本体(1)为矩形，所述发电系统本体(1)的上表面和四个侧面均设置有太阳能板(18)。

6.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，靠近所述发电系统本体(1)底部的所述脱氢罐(12)一端设置有回收阀门(122)。

7.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述脱氢罐(12)与所述纯化装置(16)之间设置有缓冲容器(19)。

8.一种有机液体储氢发电方法，其特征在于，所述方法包括：

打开储氢罐的第二阀门，有机液体注入储氢罐；

当储氢罐已满时，关闭第二阀门，打开储氢罐的第一阀门，有机液体进入脱氢罐；

打开蓄电池电源，启动电阻丝加热，加热有机液体脱氢，获得气态氢；

气态氢经过纯化装置和加压装置处理后，发送给燃料电池；

燃料电池利用气态氢气进行发电获得直流电，直流电经过逆变器变换为交流电输出。