一种便于充放氢调控的储氢系统的制作方法

本技术涉及储氢，尤其涉及一种便于充放氢调控的储氢系统。

背景技术：

1、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。

技术实现思路

1、本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本实用新型的目的在于提出一种便于充放氢调控的储氢系统，实现了储/放氢循环过程中储氢反应放热和放氢加热热量的连续转化利用，提高了储/放氢过程的整体能效水平并降低了氢能储输成本；利用换热输氢组件内换热介质的气化升压对储/放氢本体释放的氢气进行输送，节省了氢气传输能耗。

3、为达到上述目的，一种储氢系统，包括：

4、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；

5、温压控件，其连接在所述储/放氢本体的输入端，通过对每一所述储/放氢本体的输氢管道内的氢气加热实现调控氢气的压力和温度；和

6、控制组件，其分别与所述储/放氢组件和所述温压控件连接，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。

7、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；

8、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；

9、ak∈[a,b]；a,b<1；

10、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：

11、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，

12、q＝m*(wb+wa)/2；

13、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；

14、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。

15、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。

16、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

17、δq＝(wb-wa)/(n-1)；

18、wa≥w；

19、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。

20、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。

21、在一些实施例中，所述温压控件包括多个串联的加热组件，且每一所述储/放氢本体的输入端的输氢管道内的氢气均可通过一所述加热组件进行加热增压，达到设定的压力和温度。

22、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。

23、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)；

24、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。

25、本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

技术特征：

1.一种储氢系统，其特征在于，包括：

2.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。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温压控件包括多个加热组件，且每一所述储/放氢本体的输入端的输氢管道内的氢气均可通过一所述加热组件进行加热增压，达到设定的压力和温度。

4.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。

技术总结
本技术实施例提出了一种储氢系统，包括储/放氢组件、温压控件和控制组件，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；温压控件对每一储/放氢本体的输氢管道内的氢气加热；控制组件分别与储/放氢组件和温压控件连接，并在储/放氢组件工作一定时间后，改变储/放氢本体的工作顺序。本技术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。

技术研发人员：张畅,王金意,郭海礁,徐显明,潘龙,吴展
受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
技术研发日：20220701
技术公布日：2024/1/13