CN115117392A - 一种储氢系统及充放氢控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提出了一种储氢系统，包括储/放氢组件、加压组件、温控组件和控制组件，其中储/放氢组件包括若干并联的储/放氢本体且储/放氢本体内部包含储氢材料；若干储/放氢本体具有不同的容氢量，且根据若干储/放氢本体的工作顺序，其之间的容氢量呈梯级排布；加压组件用于调节储/放氢本体充氢或放氢时的压力；温控组件用于调整储/放氢本体内储氢材料的充氢或放氢温度；控制组件在储/放氢组件工作一定时间后改变储/放氢本体的工作顺序。本发明实施例实现储氢材料在储氢或放氢的过程中氢气量的平稳变化，且在一个储/放氢周期内，储/放氢系统与上下游系统的匹配度较好且调控简单，降低运行成本，提高储/放氢本体内部储氢材料储/放氢的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及储氢技术领域，尤其涉及一种储氢系统及充放氢控制方法。
背景技术
氢气的储存和运输是当前氢能产业链的一个瓶颈问题。为了提升氢气存储和运输过程的安全性，如何储氢成为了一个热门的研究方向，利用储氢材料在吸收氢气后可以实现氢气的稳定储存，避免了氢气作为易燃、易爆化学品在存储和运输中的安全隐患。然而，利用固体或有机物液体等储氢材料可实现氢气大规模、长周期的存储并可在常温常压下存放且安全性高，但储氢材料在储氢或放氢的过程中速率逐渐下降且储氢量或放氢量变化幅度较大，造成一个储/放氢周期内，储/放氢系统与上下游系统的匹配度较差且调控难度大。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种储氢系统及充放氢控制方法，储氢材料在储氢或放氢的过程中氢气量的平稳变化，且在一个储/放氢周期内，储/放氢系统与上下游系统的匹配度较好且调控简单，降低运行成本，提高储/放氢本体内部储氢材料储/放氢的实用性。
为达到上述目的，一种储氢系统，包括：
储/放氢组件，其包括若干并联的储/放氢本体，且所述储/放氢本体内部包含储氢材料；若干所述储/放氢本体具有不同的容氢量，且根据若干所述储/放氢本体的工作顺序，其之间的容氢量呈梯级排布；
加压组件，其连接在所述储/放氢本体的输入端和输出端，用于调节每一所述储/放氢本体充氢或放氢时的压力；
温控组件，其用于调整每一所述储/放氢本体内所述储氢材料的充氢或放氢温度；和
控制组件，其分别与所述储/放氢组件、所述加压组件和所述温控组件组件连接，并在所述储/放氢组件工作一定时间后，改变所述储/放氢本体的工作顺序。
在一些实施例中，第k个所述储/放氢本体的储氢量为Qk＝H*ak；
其中H为第k个所述储/放氢本体内的所述储氢材料在选定温度T和压力P下的饱和储氢量；ak为第k个所述储/放氢本体的储氢量与饱和储氢量的比例；
ak∈[a,b]；a,b<1；
ak由储/放氢材料的在温度T和压力P下的储氢量—储氢速度曲线决定；其中a和b的决定方法如下：
使全部的所述储/放氢本体的储氢速度或放氢速度达到一定设定值Q，
Q＝m*(Wb+Wa)/2；
使得Wa≥w；Wb≥w；并根据若干所述储/放氢本体的工作顺序，使相邻的所述储/放氢本体的储/放氢速度的差值为定值；
其中，Wb，Wa为第n个所述储/放氢本体和第1个所述储/放氢本体对应的单位质量的储氢速度或放氢速度，由所述温度T、所述压力P和a、b决定；m为所述储氢材料的总质量，Q根据制氢速度或用户需氢流量确定；a>ξ，b<1-ξ，ξ＝0.1-0.3；w为设定的单位质量最小储/放氢速度。
在一些实施例中，所述温度T、所述压力P的确定方法为：根据氢气储存/释放反应活化能E1＝F1(T,P)、氢气加压能耗E2＝F2(T,P)、换热能耗E3＝F3(T,P)，通过全局优化法使E1、E2和E3的总和达到最小值。
在一些实施例中，根据若干所述储/放氢本体的工作顺序，相邻的所述储/放氢本体的储/放氢速度的的差值相同，且差值为Δq
Δq＝(Wb-Wa)/(n-1)；
Wa≥w；
其中Wb，Wa为第n个所述储/放氢本体和第1个所述储/放氢本体对应的单位质量的储氢速度或放氢速度；其中n为第n个工作的所述储/放氢本体；w为设定的单位质量最小储/放氢速度；ak由储/放氢材料的在温度T和压力P下的储氢量—储氢速度曲线决定。
在一些实施例中，每一所述储/放氢本体的输入端和输出端的输氢管道上均设置调节阀，其用于控制输氢管道的开度。
在一些实施例中，所述温控组件包括可控加热装置，其包括若干个发热套筒；每一所述储/放氢本体的外部套设一所述发热套筒。
在一些实施例中，所述控制组件周期性改变若干所述储/放氢本体的工作顺序，并根据若干所述储/放氢本体改变后的工作顺序，保持其之间的容氢量与初始t0时刻的梯级排布保持一致。
在一些实施例中，所述控制组件周期性改变若干所述储/放氢本体的工作顺序的方法为：根据初始t0时刻若干所述储/放氢本体的工作顺序，依次使所述储/放氢本体的容氢量最大或最小；所述控制组件周期性改变的周期确定方法为：T＝[Qn-Q1]/Q/(n-1)；其中Qn，Q1分别为第n个和第1个所述储/放氢本体的储氢量；Q为全部的所述储/放氢本体的储氢速度或放氢速度的设定值。
在一些实施例中还提出了一种储氢系统的充放氢控制方法，将上述任一所述的储氢系统中的若干并联的储/放氢本体，在一定的温度T和压力P下进行同时充氢或放氢。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一实施例提出的储氢系统的连接框图。
图2是本发明一实施例提出的储/放氢组件的结构示意图。
图3是本发明一实施例提出的储氢系统的结构示意图。
图4是本发明一实施例提出的储氢系统放氢控制方法流程图。
附图标记：
储氢系统100；
储/放氢组件1；储/放氢本体11；调节阀12；
加压组件2；
温控组件3；发热套筒31；
控制组件4。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照实施例，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他技术方案，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的在于提出一种储氢系统100，通过储/放氢组件1中多个并联的储/放氢本体11进行配合充放氢，实现储氢材料在储氢或放氢的过程中储氢量或放氢量平稳进行，且在一个储/放氢周期内，储/放氢系统与上下游系统的匹配度较好且调控简单；此外通过控制组件4、加压组件2和温控组件3能实现单个储/放氢本体11的储/放氢温度以及压力的控制，不仅利于储/放氢组件1之间多个并联的储/放氢本体11充放氢的相互配合，而且可调控储/放氢组件1的整体能耗控制，降低运行成本，提高储/放氢本体11内部储氢材料储/放氢的实用性。
为达到上述目的，如图1所示，本实施例提出了一种储氢系统100，包括储/放氢组件1、加压组件2、温控组件3和控制组件4，其中储/放氢组件1包括若干并联的储/放氢本体11，且储/放氢本体11内部包含储氢材料；若干储/放氢本体11具有不同的容氢量，且根据若干储/放氢本体11的工作顺序，其之间的容氢量呈梯级排布；加压组件2连接在储/放氢本体11的输入端和输出端，用于调节每一储/放氢本体11充氢或放氢时的压力；温控组件3用于调整每一储/放氢本体11内储氢材料的充氢或放氢温度；控制组件4分别与储/放氢组件1、加压组件2和温控组件3组件连接，并在储/放氢组件1工作一定时间后，改变储/放氢本体11的工作顺序。
具体的如图2所示，其中若干储/放氢本体11并联连接，每一储/放氢本体11均包括输入端和输出端的输氢管道，若干储/放氢本体11的输入端的输氢管道均连接在总充氢管道上，总充氢管道形成储/放氢组件1的输入端；若干储/放氢本体11的输出端的输氢管道均连接在总放氢管道上，总放氢管道形成储/放氢组件1的输出端。储/放氢本体11内部包含储氢材料，其中储氢材料在一定的温度和压力条件下能够大量“吸收”氢气并与氢气反应生成氢化物；对生成的氢化物再加热又会将储存在其中的氢释放出来产生氢气，从而可利用储氢材料完成氢气的储存和释放。
需要说明的是，本实施例中若干储/放氢本体11具有不同的容氢量，且根据若干储/放氢本体11的工作顺序，其之间的容氢量呈梯级排布即：若干储/放氢本体11具有不同的容氢量，且根据储/放氢本体11工作的先后顺序，先工作的储/放氢本体11均相较于后工作的储/放氢本体11的容氢量较大或较小。示例性的，按照储/放氢本体11工作的先后顺序依次对若干储/放氢本体11进行自然数编号，1，2，3，4，.......k，k+1...n，其中编号为1的储/放氢本体11的容氢量大于编号为1的储/放氢本体11的容氢量，编号为3的储/放氢本体11的容氢量大于编号为3的储/放氢本体11的容氢量，依次类推按照储/放氢本体11工作的先后顺序储/放氢本体11的容氢量依次递减；同理也可以按照储/放氢本体11工作的先后顺序储/放氢本体11的容氢量依次增大。
此外，控制组件4周期性改变若干储/放氢本体11的工作顺序，并根据若干储/放氢本体11改变后的工作顺序，保持其之间的容氢量与初始t0时刻的梯级排布保持一致。便于理解的，示例性的，在初始t0阶段可按照储/放氢本体11的工作顺序依次编号为1，2，...，k，...，n，在运行一个周期后，编号为1，2，...，k，...，n的若干储/放氢本体11在控制组件4的调控下重新编号为n，1，2，...，k，...，n-1，再运行一个周期后，控制组件4将初始t0阶段，按照储/放氢本体11的工作顺序依次编号为1，2，...，k，...，n重新编号为n-1，n，1，2，...，k，...，n-2，即每次重新编号后，最先工作的储/放氢本体11总为编号为1的储/放氢本体11，并按照自然数排号依次工作。其中根据若干储/放氢本体11改变后的工作顺序，保持其之间的容氢量与初始t0时刻的梯级排布保持一致可理解为编号为1的储/放氢本体11与编号为2的储/放氢本体11的容氢量差值始终保持一致，编号为2的储/放氢本体11与编号为3的储/放氢本体11的容氢量差值始终保持一致。
其中，控制组件4周期性改变若干储/放氢本体11的工作顺序的方法为：根据初始t0时刻若干储/放氢本体11的工作顺序，依次使储/放氢本体11的容氢量最大或最小。便于理解的，示例性对初始t0阶段可按照储/放氢本体11的工作顺序依次编号为1，2，...，k，...，n，此时如果编号为1的储/放氢本体11的容氢量最大，则在运行一个周期后，在控制组件4的调控下重新编号为n，1，2，...，k，...，n-1，即此周期中编号为1的储/放氢本体11为t0阶段编号为2的储/放氢本体11，使其容氢量最大，以此类推，即按照t0阶段的储/放氢本体11的自然数编号，控制组件4周期性依次使储/放氢本体11的容氢量最大，同理如果t0阶段编号为1的储/放氢本体11的容氢量最小，则按照t0阶段的储/放氢本体11的自然数编号，控制组件4周期性依次使储/放氢本体11的容氢量最小。
以按照储/放氢本体11工作的先后顺序储/放氢本体11的容氢量依次递减为例，对实施例中如何确定a，b，ak的方法进行如下描述：
本实施例按照储/放氢本体11工作的先后顺序依次对若干储/放氢本体11进行自然数编号，1，2，3，4，.......k，k+1...n，
在初始阶段t0时刻，若干储/放氢本体11标号分别为1，2，3，4，.......k，k+1...n的储氢量分别为H*a1,...，H*ak，...，H*an，
即：第k个储/放氢本体11的储氢量为Qk＝H*ak；
其中H为第k个储/放氢本体11内的储氢材料在选定温度T和压力P下的饱和储氢量；ak为第k个储/放氢本体11的储氢量与饱和储氢量的比例；
ak∈[a,b]；a,b<1；
ak由储/放氢材料的在温度T和压力P下的储氢量—储氢速度曲线决定；其中a和b的决定方法如下：
使全部的储/放氢本体11的储氢速度或放氢速度达到一定设定值Q，
Q＝m*(Wb+Wa)/2；
使得Wa≥w；Wb≥w；并根据若干储/放氢本体11的工作顺序，使相邻的储/放氢本体11的储/放氢速度的差值为定值；
其中，Wb，Wa为第n个储/放氢本体11和第1个储/放氢本体11对应的单位质量的储氢速度或放氢速度，由温度T、压力P和a、b决定；m为储氢材料的总质量，Q根据制氢速度或用户需氢流量确定；a>ξ，b<1-ξ，ξ＝0.1-0.3；w为设定的单位质量最小储/放氢速度。
通过以上设定，避免了所有储/放氢本体11中储氢量过于接近0(a太小)导致放氢速度太小，或者储氢量过于接近饱和储氢量(b太大)，导致储氢速度太小，使所有储/放氢本体11都工作在较优的动力学状态下(即，具有中间的储氢量，在所选择的温度和压力下具有较好的储/放氢速度)。
本实施例中温度T、压力P的确定方法为：根据氢气储存/释放反应活化能E1＝F1(T,P)、氢气加压能耗E2＝F2(T,P)、换热能耗E3＝F3(T,P)，通过全局优化法使E1、E2和E3的总和达到最小值。本发明实施例综合考虑了储/放氢、加压和加热的能耗值，使总能耗最小，节省运行成本。
优选的，在一些实施例中，根据若干储/放氢本体11的工作顺序，相邻的储/放氢本体11的储/放氢速度的差值相同，且差值为Δq；
Δq＝(Wb-Wa)/(n-1)；
Wa≥w；
其中Wb，Wa为第n个储/放氢本体11和第1个储/放氢本体11对应的单位质量的储氢速度或放氢速度；其中n为第n个工作的储/放氢本体11；w为设定的单位质量最小储/放氢速度。本发明实施例能够使若干个储/放氢本体11组成的储/放氢组件1在较高的储/放氢速度下工作，避免接近饱和状态下的速度损失，提高效率，减少储氢单元的配置质量，降低投资。
在一些实施例中，每一储/放氢本体11的输入端和输出端的输氢管道上均设置调节阀12，其中调节阀12与控制组件4电连接，调节阀12在受控于控制组件4，可通过控制组件4空改变调节阀12的状态从而控制输氢管道的开度。
在一些实施例中，温控组件3包括可控加热装置，其包括若干个发热套筒31；每一储/放氢本体11的外部套设一发热套筒31。
具体的如图3所示，可控加热装置为发热套筒31，发热套筒31为输出功率可调且可持续对持续对储/放氢本体11进行加热的装置，即发热套筒31可根据储/放氢本体11内储氢材料的储/放氢温度，可增大或减小输出功率，并在一段时间内可使得储/放氢本体11内的温度保持恒定。本实施例中的可控加热装置分为若干发热套筒31，每一发热套筒31分别与控制组件4连接，控制组件4可单独调控每一储/放氢本体11内的温度，以便于每一储/放氢本体11在控制组件4限定的温度和压力下进行储/放氢过程，降低储氢系统100的整体能耗，降低运行成本，提高储氢材料储/放氢的实用性。
本领域技术人员可理解的，本发明中的温控组件3包括可控加热装置但不限于可控加热装置，还包括加热毯以及其他具有对储/放氢本体11进行供热且保持储/放氢本体11内的温度在2℃-5℃波动的其他供热器件。
在一些实施例中，加压组件2为气体增压泵(未示出)，其中气体增压泵包括若干个，可分别连接在每一储/放氢本体11的输入端和输出端的输氢管道上，对每一储/放氢本体11内的压力进行调节。
在一些实施例中，第k个储/放氢本体11的储氢量为Qk＝H*ak；
其中H为第k个储/放氢本体11内的储氢材料在选定温度T和压力P下的饱和储氢量；ak为第k个储/放氢本体11的储氢量与饱和储氢量的比例；
ak∈[a,b]；a,b<1；
ak由储/放氢材料的在温度T和压力P下的储氢量—储氢速度曲线决定；其中a和b的决定方法如下：
使全部的储/放氢本体11的储氢速度或放氢速度达到一定设定值Q，
Q＝m*(Wb+Wa)/2；
使得Wa≥w；Wb≥w；并根据若干储/放氢本体11的工作顺序，使相邻的储/放氢本体11的储/放氢速度的差值为定值；
其中，Wb，Wa为第n个储/放氢本体11和第1个储/放氢本体11对应的单位质量的储氢速度或放氢速度，由温度T、压力P和a、b决定；m为储氢材料的总质量，Q根据制氢速度或用户需氢流量确定；a>ξ，b<1-ξ，ξ＝0.1-0.3；w为设定的单位质量最小储/放氢速度。
在一些实施例中，温度T、压力P的确定方法为：根据氢气储存/释放反应活化能E1＝F1(T,P)、氢气加压能耗E2＝F2(T,P)、换热能耗E3＝F3(T,P)，通过全局优化法使E1、E2和E3的总和达到最小值。
在一些实施例中还提出了一种储氢系统100的充放氢控制方法，如图4所示，将上述任一的储氢系统100中的若干并联的储/放氢本体11，在一定的温度T和压力P下进行同时充氢或放氢，步骤如下：
S1：在t0时刻，并联的若干储/放氢本体11分别编号为1，2，...，k，...，N的储氢量分别为H*a1,...，H*ak，...，H*an，若干储/放氢本体11分别在一定的温度T和压力P下进行同时充氢或放氢；控制组件周期性改变的周期确定方法为：T＝[Qn-Q1]/Q/(n-1)；
其中Qn，Q1分别为第n个和第1个所述储/放氢本体的储氢量；Q为全部的所述储/放氢本体的储氢速度或放氢速度的设定值；
S2：在运行一个周期后，编号为1，2，...，k，...，n的若干储/放氢本体11，重新编号为n，1，2，...，k，...，n-1，再运行一个周期后，编号变为n-1，n，1，2，...，k，...，n-2；
并根据若干储/放氢本体11的工作顺序，相邻的储/放氢本体11的储/放氢速度的差值相同，且差值为Δq；
Δq＝(Wb-Wa)/(n-1)；
Wa≥w；
其中Wb，Wa为第n个储/放氢本体11和第1个储/放氢本体11对应的单位质量的储氢速度或放氢速度；其中n为第n个工作的储/放氢本体11；w为设定的单位质量最小储/放氢速度。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种储氢系统，其特征在于，包括：
储/放氢组件，其包括若干并联的储/放氢本体，且所述储/放氢本体内部包含储氢材料；若干所述储/放氢本体具有不同的容氢量，且根据若干所述储/放氢本体的工作顺序，其之间的容氢量呈梯级排布；
加压组件，其连接在所述储/放氢本体的输入端和输出端，用于调节每一所述储/放氢本体充氢或放氢时的压力；
温控组件，其用于调整每一所述储/放氢本体内所述储氢材料的充氢或放氢温度；和
控制组件，其分别与所述储/放氢组件、所述加压组件和所述温控组件组件连接，并在所述储/放氢组件工作一定时间后，改变所述储/放氢本体的工作顺序。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第k个所述储/放氢本体的储氢量为Qk＝H*ak；
其中H为第k个所述储/放氢本体内的所述储氢材料在选定温度T和压力P下的饱和储氢量；ak为第k个所述储/放氢本体的储氢量与饱和储氢量的比例；
ak∈[a,b]；a,b<1；
ak由储/放氢材料的在温度T和压力P下的储氢量—储氢速度曲线决定；其中a和b的决定方法如下：
使全部的所述储/放氢本体的储氢速度或放氢速度达到一定设定值Q，
Q＝m*(Wb+Wa)/2；
使得Wa≥w；Wb≥w；并根据若干所述储/放氢本体的工作顺序，使相邻的所述储/放氢本体的储/放氢速度的差值为定值；
其中，Wb，Wa为第n个所述储/放氢本体和第1个所述储/放氢本体对应的单位质量的储氢速度或放氢速度，由所述温度T、所述压力P和a、b决定；m为所述储氢材料的总质量，Q根据制氢速度或用户需氢流量确定；a>ξ，b<1-ξ，ξ＝0.1-0.3；w为设定的单位质量最小储/放氢速度。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述温度T、所述压力P的确定方法为：根据氢气储存/释放反应活化能E1＝F1(T,P)、氢气加压能耗E2＝F2(T,P)、换热能耗E3＝F3(T,P)，通过全局优化法使E1、E2和E3的总和达到最小值。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，根据若干所述储/放氢本体的工作顺序，相邻的所述储/放氢本体的储/放氢速度的的差值相同，且差值为Δq；
Δq＝(Wb-Wa)/(n-1)；
Wa≥w；
其中Wb，Wa为第n个所述储/放氢本体和第1个所述储/放氢本体对应的单位质量的储氢速度或放氢速度；其中n为第n个工作的所述储/放氢本体；w为设定的单位质量最小储/放氢速度。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每一所述储/放氢本体的输入端和输出端的输氢管道上均设置调节阀，其用于控制输氢管道的开度。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温控组件包括可控加热装置，其包括若干个发热套筒；每一所述储/放氢本体的外部套设一所述发热套筒。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制组件周期性改变若干所述储/放氢本体的工作顺序，并根据若干所述储/放氢本体改变后的工作顺序，保持其之间的容氢量与初始t0时刻的梯级排布保持一致。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制组件周期性改变若干所述储/放氢本体的工作顺序的方法为：根据初始t0时刻若干所述储/放氢本体的工作顺序，依次使所述储/放氢本体的容氢量最大或最小；所述控制组件周期性改变的周期确定方法为：T＝[Qn-Q1]/Q/(n-1)；
其中Qn，Q1分别为第n个和第1个所述储/放氢本体的储氢量；Q为全部的所述储/放氢本体的储氢速度或放氢速度的设定值。
9.一种储氢系统的充放氢控制方法，其特征在于，将权利要求1-8中任一所述的储氢系统中的若干并联的储/放氢本体，在一定的温度T和压力P下进行同时充氢或放氢。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060051638A1 (en) * | 2004-09-03 | 2006-03-09 | Gross Karl J | Hydrogen storage and integrated fuel cell assembly |
| CN110425416A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-11-08 | 浙江浙能技术研究院有限公司 | 一种小规模低能耗阶梯储氢系统及方法 |
| CN112363076A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-02-12 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） | 一种合金储氢材料动力学测试装置及方法 |
| CN114335607A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-12 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种制储充氢系统及配置方法 |
| CN114440124A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-05-06 | 中氢华夏新能源技术(山东)有限公司 | 一种基于温度反馈调节的固体储氢放氢的装置及方法 |
| CN114604823A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-06-10 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种储氢加压系统和方法 |
| CN219493838U (zh) * | 2022-07-01 | 2023-08-08 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种便于充放氢调控的储氢系统 |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060051638A1 (en) * | 2004-09-03 | 2006-03-09 | Gross Karl J | Hydrogen storage and integrated fuel cell assembly |
| CN110425416A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-11-08 | 浙江浙能技术研究院有限公司 | 一种小规模低能耗阶梯储氢系统及方法 |
| CN112363076A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-02-12 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） | 一种合金储氢材料动力学测试装置及方法 |
| CN114335607A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-12 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种制储充氢系统及配置方法 |
| CN114604823A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-06-10 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种储氢加压系统和方法 |
| CN114440124A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-05-06 | 中氢华夏新能源技术(山东)有限公司 | 一种基于温度反馈调节的固体储氢放氢的装置及方法 |
| CN219493838U (zh) * | 2022-07-01 | 2023-08-08 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种便于充放氢调控的储氢系统 |
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