WO2023115622A1 - 一种催化燃烧储放氢装置及方法 - Google Patents

一种催化燃烧储放氢装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023115622A1
WO2023115622A1 PCT/CN2021/142395 CN2021142395W WO2023115622A1 WO 2023115622 A1 WO2023115622 A1 WO 2023115622A1 CN 2021142395 W CN2021142395 W CN 2021142395W WO 2023115622 A1 WO2023115622 A1 WO 2023115622A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hydrogen storage
hydrogen
catalytic combustion
reaction
discharge
Prior art date
Application number
PCT/CN2021/142395
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
潘立卫
李金晓
张晶
钟和香
宋仁升
Original Assignee
大连大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 大连大学 filed Critical 大连大学
Publication of WO2023115622A1 publication Critical patent/WO2023115622A1/zh

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C13/00—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/005—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the invention relates to the technical field of hydrogen preparation and storage, in particular to a catalytic combustion hydrogen storage and discharge device and method.
  • Hydrogen storage alloys have strong hydrogen storage capacity. Under certain temperature and pressure conditions, they can react with hydrogen to form metal hydrides; when these metal hydrides are heated, the hydrogen stored in them will be released again. Since the hydrogen storage alloys are all solid, the hydrogen storage density per unit volume is high (1000 times that of gaseous hydrogen under the same temperature and pressure conditions), this kind of hydrogen storage method does not require bulky and expensive steel cylinders, nor does it require harsh temperature and It is a convenient and ideal hydrogen storage method, and it has opened up a broad road for the popularization and use of hydrogen.
  • Chinese patent CN214093089U provides a solid metal alloy hydrogen storage bottle. By improving the storage structure of the hydrogen storage alloy in the bottle, the hydrogen storage shell and the heat exchange shell in the bottle are arranged reasonably, and hydrogen enters and releases as well as The flow direction of the heat exchange medium is effectively guided.
  • Chinese patent CN113090937A provides a hydrogen storage device, a hydrogen storage and transportation system, and hydrogenation and hydrogenation methods. During transportation, hydrogen is stored in the state of metal hydride, which improves the safety and efficiency of hydrogen storage and transportation.
  • the present invention provides a catalytic combustion assisted device integrating hydrogen storage and hydrogen production functions and a hydrogen storage and desorption method. To solve the above technical problems.
  • the present invention provides a hydrogen storage and discharge device, the device includes a hydrogen storage and discharge reactor and at least one reaction module arranged in the reactor; the reaction module includes a catalytic combustion chamber, a hydrogen storage and discharge reaction Chamber; the catalytic combustion chamber and the hydrogen storage and release reaction chamber are arranged alternately from the inside to the outside, and the chambers are separated and closed by partitions.
  • the hydrogen storage and release reaction chamber is provided with a hydrogen inlet I and a hydrogen outlet
  • the catalytic combustion chamber is provided with a hydrogen inlet II, an oxygen/air inlet, cooling water Inlet and cooling water outlet.
  • a catalyst bed is installed in the catalytic combustion chamber.
  • the hydrogen storage and release reaction chamber is equipped with a hydrogen storage and release medium.
  • the hydrogen storage and release medium is a fin structure, which is used to increase the gas contact area in the process of absorbing and releasing hydrogen.
  • the hydrogen storage and release medium includes titanium-based, zirconium-based, iron-based and rare earth-based hydrogen storage alloys.
  • the device further includes a control system, and the control system includes a material flow control module, a temperature control module and a pressure control module arranged in the hydrogen storage and discharge reactor to realize the control of the reaction rate and Accurate control of hydrogen absorption and desorption efficiency.
  • the present invention provides a hydrogen storage and dehydrogenation method, the method comprising the following steps:
  • Hydrogen storage pass hydrogen gas into the hydrogen storage and discharge reaction chamber, make the hydrogen react with the hydrogen storage and discharge medium in the hydrogen storage and discharge reaction chamber, and at the same time pass cooling water into the catalytic combustion chamber; after the hydrogen storage reaction is completed, put All the cooling water is discharged, and then hydrogen gas is introduced into the catalytic combustion chamber for the subsequent hydrogen desorption reaction;
  • the hydrogen-oxygen catalytic combustion reaction provides heat for the reaction, and the resulting product is high-temperature water vapor, which can continue to provide heat for the reaction chamber.
  • the heat of the water vapor is fully supplied to the endothermic reaction, the water vapor is discharged in the form of condensed water.
  • the water vapor generated by the catalytic combustion reaction is converted into condensed water after multi-stage heat exchange and discharged from the cooling water outlet.
  • a hydrogen storage device of the present invention integrates multiple processes such as catalytic combustion, heat exchange, and hydrogen storage and release reactions of hydrogen storage media. On the premise of comprehensively considering the coupling and matching of substances and energy inside the device, Maximize the heat transfer efficiency and ensure the energy utilization rate of the whole process;
  • the device of the present invention has a compact and reasonable structure, can realize a large hydrogen storage capacity per unit volume, and improves the storage and transportation efficiency of hydrogen;
  • the entire use process of the hydrogen storage and discharge device is green and pollution-free, and it does not require an external power supply for heating, so it is more convenient to use.
  • Fig. 1 is the top view of hydrogen storage and discharge device of the present invention
  • Fig. 2 is a schematic diagram of the flow direction of the hydrogen storage and discharge device of the present invention during hydrogen charging
  • Fig. 3 is a schematic diagram of the flow direction of the hydrogen storage and depletion device of the present invention during dehydrogenation;
  • a hydrogen storage and depletion device as shown in Figure 1-3, comprising a hydrogen storage and depletion reactor, at least one reaction module and a control system arranged in the reactor;
  • the reaction module includes a catalytic combustion chamber 5 and a hydrogen storage and depletion reaction chamber 6; the catalytic combustion chamber 5 and the hydrogen storage and depletion reaction chamber 6 are arranged alternately from the inside to the outside, and each chamber is blocked and closed by a partition 7; the hydrogen storage and depletion
  • the reaction chamber 6 is provided with a hydrogen inlet I2 and a hydrogen outlet 10
  • the catalytic combustion chamber 5 is provided with a hydrogen inlet II4, an oxygen/air inlet 1, a cooling water inlet 9 and a cooling water outlet 3
  • the catalytic combustion chamber 5 is equipped with a catalyst bed
  • the hydrogen storage and discharge reaction chamber 6 is equipped with a hydrogen storage and discharge medium 8 with a fin structure
  • the hydrogen storage medium is a fin structure that can increase the gas contact area during the hydrogen absorption and desorption process.
  • the cross-sectional shape of the reaction module of the present invention includes but not limited to circle, rectangle and polygon.
  • the control system includes a material flow control module (including but not limited to a flow meter), a temperature control module (including but not limited to a temperature sensor) and a pressure control module (including but not limited to a pressure sensor) arranged in the hydrogen storage and discharge reactor.
  • a material flow control module including but not limited to a flow meter
  • a temperature control module including but not limited to a temperature sensor
  • a pressure control module including but not limited to a pressure sensor
  • Hydrogen storage and release media include titanium, zirconium, iron and rare earth hydrogen storage alloys.
  • the method for hydrogen storage and dehydrogenation using the above-mentioned device includes the following steps: (1) Pass hydrogen gas into the hydrogen storage reaction chamber 6 through the hydrogen gas inlet I2, and control the flow rate of the gas through the material flow control module in the control system to keep the oxygen /
  • the air inlet 1, the hydrogen gas inlet II 4, the hydrogen gas outlet 10 and the valve 11 for connecting the catalytic combustion chamber and the hydrogen storage and discharge reaction chamber 6 are closed;
  • the hydrogen absorption reaction of the hydrogen storage medium M is carried out in the hydrogen storage and release reaction chamber.
  • reaction formula is:
  • the catalytic combustion reaction of hydrogen and oxygen is mainly carried out in the catalytic combustion chamber 5 .
  • reaction formula is: 2H 2 +O 2 ⁇ 2H 2 O
  • the decomposition reaction of the hydrogen storage medium MH x is mainly carried out in the hydrogen storage and discharge reaction chamber.
  • reaction formula is:
  • the hydrogen storage medium M includes but not limited to titanium-based, zirconium-based, iron-based and rare earth-based hydrogen storage alloys.
  • this embodiment uses an integrated design to integrate the catalytic combustion and hydrogen storage and release reaction processes into one, so that the reactor structure is compact and reasonable.
  • the catalytic combustion mode also replaces the structure of the traditional electric heating reactor, and a part of the hydrogen is used to power the hydrogen storage process through catalytic combustion.
  • the setting of the catalytic combustion chamber and the hydrogen storage and release reaction chamber alternately wrapped and wound layer by layer maximizes the coupling of the heat absorption and release process, which greatly improves the heat transfer efficiency and energy utilization rate.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

涉及氢气制备及储存技术领域，特别涉及一种催化燃烧储放氢装置及方法。所述装置包括储放氢反应器以及设置于反应器内的至少一个反应模块；所述反应模块包括催化燃烧腔（5）、储放氢反应腔（6）；所述催化燃烧腔（5）与储放氢反应腔（6）由内向外交替设置，各腔室之间均通过隔板阻隔并相互封闭。提高了氢气储运过程中的效率和安全性，全程绿色无污染，且不需要外加电源进行，大大简化了氢气的储运过程。

Description

一种催化燃烧储放氢装置及方法 技术领域
本发明涉及氢气制备及储存技术领域，特别涉及一种催化燃烧储放氢装置及方法。
背景技术
受能源需求日益增长、化石燃料大量消耗与二氧化碳排放总量快速上升等因素的影响，全球应对气候变化的压力持续增大。在此背景下，全球能源转型较快的发达国家对氢能的发展提出了明确的要求和较高的期望。随着我国“碳达峰”、“碳中和”战略目标的提出，氢能也逐步成为了我国未来能源变革的重要组成部分。
目前我国氢能的使用方式是“大规模制氢-储运加注-使用”的模式，单就运费而言，现阶段“产氢-液化-储运-加注”的模式下每公斤氢气从制备完成到最终送达消费者，其中的运输成本在25元以上，极大的制约了氢气的推广使用。同时，加氢、用氢的安全一直是行业重点关注的话题。如何降低氢气的储运成本同时保证过程的安全性是现阶段氢能使用的主要问题。
储氢合金具有很强的储氢能力，在一定的温度和压力条件下，可以与氢气反应，生成金属氢化物；将这些金属氢化物加热，储存在其中的氢又会释放出来。由于储氢合金都是固体，单位体积储氢密度较高(为同等温度、压力条件下气态氢的1000倍)，该种储氢方式不需要笨重、昂贵的钢瓶，也不需要苛刻的温度和压力条件，还具有较长的循环寿命，是一种简便易行的理想储氢方法，给氢气的普及使用开辟了一条广阔的道路。
中国专利CN214093089U提供了一种固态金属的合金储氢瓶，通过改进瓶体内储氢合金的存放结构，使瓶体内的储氢壳程以及换热壳程得到了合理的布置，氢气进入和释放以及换热介质的流向得到了有效引导。
中国专利CN113090937A提供了一种储氢装置、氢气储运系统及加氢、放氢方法，运输过程中以金属氢化物的状态存储氢气，提高了安全性和氢气的储运效率。
但是目前基于储氢合金的氢气储运过程仍然需要电加热器为储放氢过程供能，储放氢过程中的物质和能量循环未能实现较好的梯级利用，导致了大量的能源浪费。因此，现有的储氢合金的装置的相关技术仍存在可改进之处，需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中的不足。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种催化燃烧辅助的集储氢、制氢功能为一体的装置及储氢放氢方法。以解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明提出的技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种储氢放氢装置，所述装置包括储放氢反应器以及设置于反应器内的至少一个反应模块；所述反应模块包括催化燃烧腔、储放氢反应腔；所述催化燃烧腔与储放氢反应腔由内向外交替设置，各腔室之间均通过隔板阻隔并相互封闭。
上述技术方案中，进一步地，所述储放氢反应腔上设置有氢气进气口Ⅰ和氢气出口，所述催化燃烧腔上设置有氢气进气口Ⅱ、氧气/空气进气口、冷却水入口和冷却水出口。
上述技术方案中，进一步地，所述催化燃烧腔内装有催化剂床层。
上述技术方案中，进一步地，所述储放氢反应腔内装有储放氢介质。
上述技术方案中，进一步地，所述储放氢介质为翅片结构，用于增加吸放氢过程的气体接触面积。
述技术方案中，进一步地，所述储放氢介质包括钛系、锆系、铁系及稀土系储氢合金。
上述技术方案中，进一步地，所述装置还包括控制系统，所述控制系统包括设置在储放氢反应器内的物料流量控制模块、温度控制模块及压力控制模块，用以实现对反应速率和吸放氢效率的精准控制。
第二方面，本发明提供一种储氢放氢方法，所述方法包括以下步骤：
(1)储氢：将氢气通入储放氢反应腔内，使氢气在储放氢反应腔中与储放氢介质反应，同时将冷却水通入催化燃烧腔；储氢反应结束后，将冷却水全部排出，随后向催化燃烧腔内通入氢气，供后续放氢反应使用；
(2)放氢：向催化燃烧腔通入空气/氧气与以激活催化燃烧反应，保证氢气在混合气体中的体积分数低于4％，随着催化燃烧反应的进行，催化燃烧腔对储放氢反应腔内的储放氢介质进行加热，产出的氢气由储放氢反应腔排出。
当反应需要吸热时，通过氢氧催化燃烧反应为反应提供热量，所得产物为高温水蒸气，可以继续为反应腔供热。当水蒸气的热量完全供给吸热反应时，水蒸气以冷凝水的形式排出。
上述技术方案中，进一步地，催化燃烧反应产生的水蒸气通过多级换热后变成冷凝水由冷却水出口排出。
基于上述技术方案，本发明较现有技术而言的有益效果为：
(1)本发明的一种储氢储氢装置集成了催化燃烧、换热、储氢介质的储放氢反应等多个工序过程，在综合考虑装置内部物质和能量的耦合匹配的前提下，最大限度的提高了传热效率，保证了整个过程的能量利用率；
(2)本发明装置结构紧凑合理，可以实现单位体积内较大的储氢量，提高了氢气的储运效率；
(3)使用该装置可以实现氢气在常温常压下的储存和运输，降低了氢气储运过程中的安全风险；
(4)该储放氢装置的整个使用过程绿色无污染，且其不需要外加电源进行加热，使用更加简便。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，作为本领域普通技术人员来讲，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是本发明储氢放氢装置的俯视图；
图2是本发明储氢放氢装置在充氢时物流流向示意图；
图3是本发明储氢放氢装置在放氢时物流流向示意图；
图中：1-氧气/空气进气口；2-氢气进气口Ⅰ；3-冷却水出口；4-氢气进气口Ⅱ；5-催化燃烧腔；6-储放氢反应腔；7-隔板；8-翅片结构储氢介质；9-冷却水入口；10-氢气出口；11-阀门；12-充氢时冷却水的流向；13-充氢时氢气的流向；14-放氢时氧气的流向；15-放氢时氢气的流向。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种储氢放氢装置，如图1-3所示，包括储放氢反应器、设置于反应器内的至少一个反应模块及控制系统；
反应模块包括催化燃烧腔5、储放氢反应腔6；催化燃烧腔5与储放氢反应腔6 由内向外交替设置，各腔室之间均通过隔板7阻隔并相互封闭；储放氢反应腔6上设置有氢气进气口Ⅰ2和氢气出口10，催化燃烧腔5上设置有氢气进气口Ⅱ4、氧气/空气进气口1、冷却水入口9和冷却水出口3；催化燃烧腔5内装有催化剂床层；储放氢反应腔6内装有翅片结构储放氢介质8，储氢介质为翅片结构能够增加吸放氢过程的气体接触面积。
本发明反应模块横截面形状包括但不限于圆形、矩形和多边形。
控制系统包括设置在储放氢反应器内的物料流量控制模块(包括但不限于流量计)、温度控制模块(包括但不限于温度传感器)及压力控制模块(包括但不限于压力传感器)，用以实现对反应速率和吸放氢效率的精准控制。
储放氢介质包括钛系、锆系、铁系及稀土系储氢合金。
利用上述装置进行储氢放氢的方法，包括以下步骤：(1)通过氢气入口Ⅰ2向储氢反应腔6内通入氢气，并通过控制系统中的物料流量控制模块控制气体的流量，保持氧气/空气入口1、氢气进气口Ⅱ4、氢气出口10及用于连通催化燃烧腔与储放氢反应腔6的阀门11关闭；
(2)通过冷却水入口9向催化燃烧腔5内注入冷却水，冷却水在催化燃烧腔5中循环后经冷却水出口3流出，此时通入储放氢反应腔6内的氢气开始被翅片结构的储氢介质8吸收，产生的热量由冷却水带走；
(3)储氢反应结束后，将冷却水由冷却水出口3全部排出，，开启阀门11，向催化燃烧腔5中通入氢气，供后续制氢反应使用；
(4)通过氧气/空气入口1向催化燃烧腔5通入氧气或空气，保证氢气在混合气体中的体积分数低于4％，使其与催化燃烧腔5内少量氢气发生反应，保持冷却水入口9、氢气进气口Ⅰ2关闭，用于连通催化燃烧腔与储放氢反应腔的阀门11开启，此时催化燃烧反应开始进行；
(5)随着催化燃烧反应的进行，催化燃烧腔5的温度开始上升，同时催化燃烧的反应热通过热传导的形式传到储放氢反应腔6，翅片结构储放氢介质8开始放出氢气，其中大部分从氢气出口10排出，少部分通过氢气进气口Ⅱ4进入催化燃烧腔5，及时对反应消耗的氢气进行补充；
(6)催化燃烧后的反应产物水蒸气的热量逐层传递并被储放氢反应腔6吸收，最终通过冷却水出口3排出。
本发明涉及的化学反应式如下：
储氢过程中，储放氢反应腔中进行的是储氢介质M的吸氢反应。
反应式为：
Figure PCTCN2021142395-appb-000001
放氢过程中，催化燃烧腔5中主要进行氢氧的催化燃烧反应。
反应式为：2H 2+O 2→2H 2O
储放氢反应腔中主要进行的是储氢介质MH x的分解反应。
反应式为：
Figure PCTCN2021142395-appb-000002
储氢介质M包括但不限于钛系、锆系、铁系及稀土系储氢合金。
由此可见，本实施例利用集成化的设计将催化燃烧、储放氢反应过程集成为一体，使反应器结构紧凑合理。此外，通过催化燃烧的模式还替代了传统电加热的反应器的结构，将一部分氢气通过催化燃烧的方式为储氢过程供能。催化燃烧腔和储放氢反应腔逐层交替包覆缠绕的设置使吸放热过程得到了最大限度的耦合，极大的提高了传热效率和能量利用率。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

  1. 一种储氢放氢装置，其特征在于，所述装置包括储放氢反应器以及设置于反应器内的至少一个反应模块；所述反应模块包括催化燃烧腔、储放氢反应腔；所述催化燃烧腔与储放氢反应腔由内向外交替设置，各腔室之间均通过隔板阻隔并相互封闭。
  2. 根据权利要求1所述的储氢放氢装置，其特征在于，所述储放氢反应腔上设置有氢气进气口Ⅰ和氢气出口，所述催化燃烧腔上设置有氢气进气口Ⅱ、氧气/空气进气口、冷却水入口和冷却水出口。
  3. 根据权利要求1所述的储氢放氢装置，其特征在于，所述催化燃烧腔内装有催化剂床层。
  4. 根据权利要求1所述的储氢放氢装置，其特征在于，所述储放氢反应腔内装有储放氢介质。
  5. 根据权利要求1所述的储氢制氢装置，其特征在于，所述储放氢介质为翅片结构。
  6. 根据权利要求5所述的储氢放氢装置，其特征在于，所述储放氢介质包括钛系、锆系、铁系及稀土系储氢合金。
  7. 根据权利要求1所述的储氢放氢装置，其特征在于，所述装置还包括控制系统，所述控制系统包括设置在储放氢反应器内的物料流量控制模块、温度控制模块及压力控制模块。
  8. 一种储氢放氢方法，其特征在于，所述方法利用权利要求1-7任一项所述装置，所述方法包括以下步骤：
    (1)储氢：将氢气通入储放氢反应腔内，使氢气在储放氢反应腔中与储放氢介质反应，同时将冷却水通入催化燃烧腔；储氢反应结束后，将冷却水全部排出，随后向催化燃烧腔内通入氢气，供后续放氢反应使用；
    (2)放氢：向催化燃烧腔通入空气/氧气以激活催化燃烧反应，保证氢气在混合气体中的体积分数低于4％，随着催化燃烧反应的进行，催化燃烧腔对储放氢反应腔内的储放氢介质进行加热，产出的氢气由储放氢反应腔排出。
  9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，催化燃烧反应产生的水蒸气通过多级换热后变成冷凝水由冷却水出口排出。
PCT/CN2021/142395 2021-12-23 2021-12-29 一种催化燃烧储放氢装置及方法 WO2023115622A1 (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111590805.2A CN114251653A (zh) 2021-12-23 2021-12-23 一种催化燃烧储放氢装置及方法
CN202111590805.2 2021-12-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023115622A1 true WO2023115622A1 (zh) 2023-06-29

Family

ID=80797234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2021/142395 WO2023115622A1 (zh) 2021-12-23 2021-12-29 一种催化燃烧储放氢装置及方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN114251653A (zh)
WO (1) WO2023115622A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115899561A (zh) * 2022-12-26 2023-04-04 大连理工大学 一种自热型金属氢化物快速放氢的装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002124280A (ja) * 2000-10-18 2002-04-26 Honda Motor Co Ltd 燃料電池発電システム
CN110040007A (zh) * 2019-04-08 2019-07-23 小飞象汽车技术(苏州)有限公司 基于固体氢的巴士动力系统
CN110513686A (zh) * 2019-08-02 2019-11-29 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） 一种无预混的氢气催化燃烧供热装置
CN111993909A (zh) * 2020-09-02 2020-11-27 江苏集萃安泰创明先进能源材料研究院有限公司 氢燃料电池助力自行车的动力系统
CN112303490A (zh) * 2020-10-23 2021-02-02 山东科技大学 一种自热式金属氢化物储氢系统及充放氢方法
CN113019280A (zh) * 2021-03-18 2021-06-25 大连大学 一种液态燃料雾化进料的制氢螺旋板膜反应器

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6991770B2 (en) * 2000-04-11 2006-01-31 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Hydrogen storage tank
JP2001304495A (ja) * 2000-04-20 2001-10-31 Benkan Corp 水素貯蔵装置
WO2015183120A1 (ru) * 2014-05-26 2015-12-03 Общество с ограниченной ответственностью "Уникат" Способ беспламенного запуска каталитического устройства
KR101831507B1 (ko) * 2016-01-05 2018-04-05 주식회사 효성 등온반응 유도용 자체 열공급 탈수소 반응기
CN108557761B (zh) * 2018-06-07 2019-11-29 大连大学 一种吸放热耦合的制氢反应器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002124280A (ja) * 2000-10-18 2002-04-26 Honda Motor Co Ltd 燃料電池発電システム
CN110040007A (zh) * 2019-04-08 2019-07-23 小飞象汽车技术(苏州)有限公司 基于固体氢的巴士动力系统
CN110513686A (zh) * 2019-08-02 2019-11-29 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） 一种无预混的氢气催化燃烧供热装置
CN111993909A (zh) * 2020-09-02 2020-11-27 江苏集萃安泰创明先进能源材料研究院有限公司 氢燃料电池助力自行车的动力系统
CN112303490A (zh) * 2020-10-23 2021-02-02 山东科技大学 一种自热式金属氢化物储氢系统及充放氢方法
CN113019280A (zh) * 2021-03-18 2021-06-25 大连大学 一种液态燃料雾化进料的制氢螺旋板膜反应器

Also Published As

Publication number Publication date
CN114251653A (zh) 2022-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110203882B (zh) 一种氨分解装置及系统和制氢方法
CN106276790B (zh) 常压制氢反应装置及氢燃料电池供电系统
CN103579652B (zh) 一种氢化镁水解供氢的燃料电池发电系统
CN110498393B (zh) 一种基于压力控制的氢发生装置及方法、燃料电池系统
CN105152133A (zh) 一种用于燃料电池的在线高纯氢气制备系统及其控制方法
CN100500550C (zh) 一种甲醇水蒸气重整制备氢气的方法
CN103185196B (zh) 一种金属氢化物储氢系统及其制作方法
CN109850846A (zh) 一种自热式有机液体脱氢供氢系统及其应用
WO2016090626A1 (zh) 一种太阳能双腔式金属氧化物颗粒集热储能方法及其装置
WO2023115622A1 (zh) 一种催化燃烧储放氢装置及方法
CN110526210A (zh) 一种可控的化学制氢反应装置
WO2023093423A1 (zh) 一种固体氧化物电解池产氢气的热回收系统
CN217444446U (zh) 一种快速启动型甲醇重整燃料电池系统
CN100565998C (zh) 一种高温质子交换膜燃料电池组的冷却方法及其系统
CN203095912U (zh) 甲醇合成系统
CN111302306A (zh) 一种可用于高温燃料电池的微型甲醇重整制氢反应器
CN103420335A (zh) 用于产生氢气的组合物、反应器、装置及生产氢气的方法
CN214411262U (zh) 一种直接利用甲醇重整气的燃料电池系统
WO2022193545A1 (zh) 一种直接利用甲醇重整气的燃料电池系统及其工作方法
CN208835191U (zh) 一种燃料电池发电系统
CN111498802B (zh) 一种自循环氢气发生系统及其工作方法
CN109761193A (zh) 一种甲醇重整制氢反应器
CN103552982B (zh) 一种硼氢化钠水解/醇解制氢反应器
CN106374124A (zh) 一种利用甲醇催化氧化进行加热的重整室
CN106495093B (zh) 一种高性能硼氢化锂-氢化镁可逆制氢体系及制氢方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21968747

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1