CN113737211A - 一种太阳能综合制氢系统及一种供能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能综合制氢系统，包括：光热系统，所述光热系统能够吸收太阳能的热量；储热系统，所述储热系统用于储存所述光热系统的热量；热化学制氢系统，所述储热系统能够向所述热化学制氢系统提供热量，以使所述热化学制氢系统发生反应制备氢气。本发明将不稳定的光能转化为了稳定的热能，通过稳定的热能和热化学制氢系统来制备氢气，如此便能够实现24小时持续制氢，从而确保氢气的连续产出。本发明建立光热/光伏耦合系统，实现电、热驱动的两种途径的综合制氢，从而提高了太阳能的利用率和氢能产出量。本发明还公开了一种供能系统，在该供能系统中，光伏系统和储氢系统相结合，可起到电力调峰和消纳的作用。

Description

一种太阳能综合制氢系统及一种供能系统
技术领域
本发明涉及制氢技术领域，更具体地说，涉及一种太阳能综合制氢系统及一种供能系统。
背景技术
目前常用的制氢技术是电解水制氢，电解水制氢需要耗费大量的电能，电能直接由电网供电，因此电解水制氢的成本较高。太阳能是一种清洁友好型可再生能源，分布广，并且取之不尽、用之不竭。近年来研究者考虑通过光伏发电来进行电解水制取氢气，可提高经济效益。但是，光伏发电直接受季节和天气影响，其波动性较大，进而影响电解水制氢效果，无法保证氢气的连续产出。
因此，如何利用太阳能来进行制氢，同时能够保证氢气的连续产出，是本领域技术人员亟待解决的关键性问题。
发明内容
本发明的目的是利用太阳能来进行制氢，同时能够保证氢气的连续产出。为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种太阳能综合制氢系统，包括：
光热系统，所述光热系统能够吸收太阳能的热量；
储热系统，所述储热系统用于储存所述光热系统的热量；
热化学制氢系统，所述储热系统能够向所述热化学制氢系统提供热量，以使所述热化学制氢系统发生反应制备氢气。
优选地，还包括光伏系统和电解水制氢系统，所述光伏系统能够将太阳能转化为电能，并将所述电能输送给所述电解水制氢系统，以使所述电解水制氢系统制备氢气。
优选地，还包括储氢系统，所述热化学制氢系统通过第一输氢管道与所述储氢系统连通，所述电解水制氢系统通过第二输氢管道与所述储氢系统连通。
优选地，所述光热系统包括集热器，所述集热器能够吸收太阳能的热量；所述储热系统包括蓄热介质，所述蓄热介质能够储存热量。
优选地，所述集热器的热量通过第一热交换器传递给所述蓄热介质，所述蓄热介质的热量通过第二热交换器传递给所述热化学制氢系统。
优选地，所述热化学制氢系统包括氨分解制氢系统和金属氢化物分解制氢系统。
本发明还提供了一种供能系统，包括太阳能综合制氢系统。
优选地，还包括燃料电池，所述储氢系统通过第三输氢管道与燃料电池连通，所述燃料电池能够向电力供应系统供电；所述光伏系统能够向所述电力供应系统供电。
优选地，所述光热系统能够通过第三热交换器向热力供应系统提供热量，所述燃料电池能够通过第四热交换器向所述热力供应系统提供热量。
优选地，还包括加氢站，所述储氢系统能够通过第四输氢管道与所述加氢站连通。
从上述技术方案可以看出：本发明中的太阳能综合制氢系统和供能系统具有如下有益效果：
第一：本发明将不稳定的光能转化为了稳定的热能，通过稳定的热能和热化学制氢系统来制备氢气，如此便能够实现24小时持续制氢，从而确保氢气的连续产出。
第二：本发明建立光热/光伏耦合系统，实现电、热驱动的两种途径的综合制氢，从而提高了太阳能的利用率和氢能产出量。
第三：在太阳光充足时，仅仅依靠光伏系统向电力供应系统供电。在太阳光不足，或者用电高峰期时，启用燃料电池供电。本发明中光伏系统和储氢系统相结合，可起到电力调峰和消纳的作用。
第四：本发明中产出的热、电和氢能100％来源于太阳能，清洁环保，且经济效益高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的方案，下面将对实施例中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一具体实施例提供的太阳能综合制氢系统的示意图；
图2为本发明一具体实施例提供的供能系统的示意图。
其中，1为光热系统、2为光伏系统、3为储热系统、4为氨分解制氢系统、5为金属氢化物分解制氢系统、6为电解水制氢系统、7为储氢系统、8为燃料电池、9为热力供应系统、10为加氢站、11为电力供应系统。
具体实施方式
本发明公开了一种太阳能综合制氢系统，该制氢系统利用太阳能来进行制氢，同时能够保证氢气的连续产出。本发明还公开了一种供能系统。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种太阳能综合制氢系统，该制氢系统包括：光热系统1、储热系统3以及热化学制氢系统。其中，光热系统1能够吸收太阳能的热量。储热系统3用于储存光热系统1吸收的热量。储热系统3能够将储存的热量传递给热化学制氢系统，以使热化学制氢系统发生反应制备氢气。
需要说明的是，热化学制氢系统是吸收热量后发生化学反应生产氢气。热化学制氢系统包括氨分解制氢系统4、金属氢化物分解制氢系统5等。
在白天太阳光充足时，储热系统3将光热系统1吸收的太阳能的热量储存起来，同时能够将热量传递给热化学制氢系统，以使热化学制氢系统制备氢气；在太阳光比较弱时，由于储热系统3储存了大量的热，储热系统3通过释放热量的方式向热化学制氢系统提供热量。本发明将不稳定的光能转化为了稳定的热能，通过稳定的热能和热化学制氢系统来制备氢气，如此便能够实现24小时持续制氢，从而确保氢气的连续产出。
本发明还包括光伏系统2和电解水制氢系统6。光伏系统2能够将太阳能转化为电能，并将电能输送给电解水制氢系统6，以使电解水制氢系统6制备氢气。
本发明不仅能够通过热化学制氢系统制氢，还能够通过电解水制氢系统6制氢。热化热制氢系统是通过热驱动来实现制氢。电解水制氢系统6是通过电驱动来实现制氢。即，本发明建立光热/光伏耦合系统，实现电、热驱动的两种途径的综合制氢，从而提高了太阳能的利用率和氢能产出量。
本发明中的太阳能综合制氢系统还包括储氢系统7，储氢系统7用于储存氢气。热化学制氢系统和电解水制氢系统6制备的氢气均进入到储氢系统7中，之后再输出，如此能够确保氢气输出的稳定性。
具体地，热化学制氢系统通过第一输氢管道与储氢系统7连通。电解水制氢系统6通过第二输氢管道与储氢系统7连通。如果热化学制氢系统包括氨分解制氢系统4、金属氢化物分解制氢系统5，那么氨分解制氢系统4通过第一一输氢管道与储氢系统7连通，金属氢化物分解制氢系统5通过第一二输氢管道与储氢系统7连通。
接下来继续介绍光热系统1和储热系统3：光热系统1包括集热器，集热器用于吸收太阳的热量。储热系统3包括蓄热介质，蓄热介质用于储存热量。
集热器的热量通过第一热交换器传递给蓄热介质，蓄热介质的热量通过第二热交换器传递给热化学制氢系统。如果热化学制氢系统包括氨分解制氢系统4、金属氢化物分解制氢系统5，那么蓄热介质的热量通过第二一热交换器传递给氨分解制氢系统4，通过第二二热交换器传递给金属氢化物分解制氢系统5。
本发明还公开了一种供能系统，该供能系统包括上述的太阳能综合制氢系统，该太阳能综合制氢系统包括：光热系统1、热化学制氢系统、光伏系统2、电解水制氢系统6、储氢系统7。上述太阳能综合制氢系统具有上述优点，具有上述太阳能综合制氢系统的供能系统同样具有上述优点，故本文在此不再赘述。
本发明中的供能系统还包括燃料电池8。储氢系统7通过第三输氢管道与燃料电池8连通。燃料电池8能够向电力供应系统11供电。本发明中的光伏系统2也用于向电力供应系统11供电。
在太阳光充足时，仅仅依靠光伏系统2向电力供应系统11供电。在太阳光不足，或者用电高峰期时，启用燃料电池8供电。本发明中光伏系统2和储氢系统7相结合，可起到电力调峰和消纳的作用。
本发明中的供能系统除了能够供电外，还能够供热和供氢。关于供热：本发明中的光热系统1通过第三热交换器向热力供应系统9提供热量，另外，本发明中的燃料电池8能够通过第四热交换器向热力供应系统9提供热量。
关于供氢：储氢系统7通过第四输氢管道与加氢站10连通，即储氢系统7通过第四输氢管道向加氢站10供氢。
综上所述，本发明中的供能系统具有如下有益效果：
第一：本发明将不稳定的光能转化为了稳定的热能，通过稳定的热能和热化学制氢系统来制备氢气，如此便能够实现24小时持续制氢，从而确保氢气的连续产出。
第二：本发明建立光热/光伏耦合系统，实现电、热驱动的两种途径的综合制氢，从而提高了太阳能的利用率和氢能产出量。
第三：在太阳光充足时，仅仅依靠光伏系统2向电力供应系统11供电。在太阳光不足，或者用电高峰期时，启用燃料电池8供电。本发明中光伏系统2和储氢系统7相结合，可起到电力调峰和消纳的作用。
第四：本发明中产出的热、电和氢能100％来源于太阳能，清洁环保，且经济效益高。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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 (10)

1.一种太阳能综合制氢系统，其特征在于，包括：
光热系统，所述光热系统能够吸收太阳能的热量；
储热系统，所述储热系统用于储存所述光热系统的热量；
热化学制氢系统，所述储热系统能够向所述热化学制氢系统提供热量，以使所述热化学制氢系统发生反应制备氢气。
2.根据权利要求1所述的太阳能综合制氢系统，其特征在于，还包括光伏系统和电解水制氢系统，所述光伏系统能够将太阳能转化为电能，并将所述电能输送给所述电解水制氢系统，以使所述电解水制氢系统制备氢气。
3.根据权利要求2所述的太阳能综合制氢系统，其特征在于，还包括储氢系统，所述热化学制氢系统通过第一输氢管道与所述储氢系统连通，所述电解水制氢系统通过第二输氢管道与所述储氢系统连通。
4.根据权利要求1所述的太阳能综合制氢系统，其特征在于，所述光热系统包括集热器，所述集热器能够吸收太阳能的热量；所述储热系统包括蓄热介质，所述蓄热介质能够储存热量。
5.根据权利要求4所述的太阳能综合制氢系统，其特征在于，所述集热器的热量通过第一热交换器传递给所述蓄热介质，所述蓄热介质的热量通过第二热交换器传递给所述热化学制氢系统。
6.根据权利要求1所述的太阳能综合制氢系统，其特征在于，所述热化学制氢系统包括氨分解制氢系统和金属氢化物分解制氢系统。
7.一种供能系统，包括制氢系统，其特征在于，所述制氢系统为如权利要求3所述的太阳能综合制氢系统。
8.根据权利要求7所述的供能系统，其特征在于，还包括燃料电池，所述储氢系统通过第三输氢管道与所述燃料电池连通，所述燃料电池能够向电力供应系统供电；所述光伏系统能够向所述电力供应系统供电。
9.根据权利要求8所述的供能系统，其特征在于，所述光热系统能够通过第三热交换器向热力供应系统提供热量，所述燃料电池能够通过第四热交换器向所述热力供应系统提供热量。
10.根据权利要求7所述的供能系统，其特征在于，还包括加氢站，所述储氢系统能够通过第四输氢管道与所述加氢站连通。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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