一种制氢、储氢、加氢方法和系统与流程

本发明涉及一种用于氢能源应用领域的制氢、储氢、加氢方法和系统。

背景技术：

1、加氢站是给燃料电池汽车提供氢气的燃气站，在氢能制取、氢能储运、氢能应用三大环节中，氢能制取是基础，储运环节是高效利用氢能的关键，也是影响氢能向大规模方向发展的重要环节。

2、目前加氢站主要的氢能制取方式为电解水制氢，分为碱性水电解制氢、质子交换膜电解槽水制氢和固体氧化物电解水制氢，在电解水制氢过程中伴随热量产生降低能量利用，同时电解水制氢系统通常配备压缩机以高压气体方式进行存储，成本高昂。

3、目前加氢站主要的氢储运方式分为高压气态储氢以及低温液态储氢。高压气态储氢使用最广泛且技术最成熟，简单易行、成本低、充放气速度快和使用温度低，但是同时具有储量小、耗能大、需要耐压容器壁、存在氢气泄漏与容器爆破等不安全因素；低温液态储氢体积密度高和储氢量大，在常温常压下，液态氢的密度是气态的845倍，故其储氢量大幅度提高，但是对转化技术、存储材料要求较高，成本较为高昂，国内技术尚未完全成熟。

4、除了上述两种储氢方式之外，还有固体储氢方式。固态储氢既可以大幅提高体积储氢密度，提高储运氢的安全性，又可以避免氢液化的能耗，减少堆储氢材料的要求。除此之外固体储氢可以通过温度的变化控制氢气释放，且释放的氢气压力较高，如固态储氢材料采用(ti 0.97zr 0.03)1.1cr 1.6mn 0.4合金，氢气释放温度为70-80℃，释放压力为30-40mpa。研发固体储氢系统以实现对加氢站进行高效节能的加氢是技术人员的主要目标。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种制氢、储氢、加氢方法和系统，它既可以增加储氢密度，减少氢气储存体积，提高系统的安全性；又可以利用固态储氢的自身优势，充分利用其对温度的敏感性，建立系统热循环，对其进行储氢、放氢，提高能量的利用率；还可以利用其释放高压氢气特点，减少氢气压缩机使用，节约成本。

2、实现上述目的的一种技术方案是：一种制氢、储氢、加氢方法，包括如下步骤：

3、s1，电解水制氢生成氧气、氢气，随着反应的进行，电解槽温度不断增加，当温度增加到50-60℃时，h分离器、o分离器热量排出，存储在储热装置里；

4、s2，产生的氧气经过o分离器、纯化装置、压缩装置进入储氧罐，压缩释放的热量，存储到储热装置里；

5、s3，产生的氢气经过h分离器、纯化装置进入第一固体储氢材料内，储氢所释放的热量，存储到储热装置里；

6、s4，当第一固体储氢材料储满氢气时，经过纯化的氢气进入第二固体储氢材料内，储氢所释放的热量传递给第一固体储氢材料，使第一固体储氢材料释放高压氢气进入加氢站；

7、s5，当第二固体储氢材料储满氢气时，经过纯化的氢气再次进入第一固体储氢材料内，储氢所释放的热量不再传递给储热装置，而是传递给第二固体储氢材料，使第二固体储氢材料释放高压氢气进入加氢站；

8、s6，重复步骤s4和s5，当反应停止时，储热装置传递热量供给第一固体储氢材料及第二固体储氢材料，使其释放剩余氢气进入加氢站。

9、进一步的，s1中采用可再生能源发电进行电解水制氢。

10、再进一步的，可再生能源发电电解质氢过程中，所吸收的热量通过低温余热发电技术将热能转化为电能，传递给电解槽，用于电解制氢。

11、一种应用上述氢、储氢、加氢方法的系统，包括电解槽、o分离器、h分离器、第一固体储氢材料、第二固体储氢材料、储热单元和加氢站，电解槽用于进行电解制氢，o分离器、h分离器分别用来分离氧气和氢气，第一固体储氢材料、第二固体储氢材料轮流进行临时的氢气储存，储氢产生的热量向储热单元供给，并通过储热单元的供热向对加氢站进行加氢。

12、本发明的一种制氢、储氢、加氢方法和系统有如下优势：

13、1、本发明采用固体储氢装置，既可以增加储氢密度，减少氢气储存体积，又提高系统的安全性。

14、2、本发明建立系统热循环，一方面吸收电解制氢过程中产生的热量，将其转化成低温热量，另一方面利用固态储氢对温度的敏感性，通过温度控制对其进行储氢、放氢控制，提高能量的利用率；

15、3、本发明采用固体储氢装置，其释放高压氢气特点，减少氢气压缩机使用，节约成本。

技术特征：

1.一种制氢、储氢、加氢方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种制氢、储氢、加氢方法，其特征在于，s1中采用可再生能源发电进行电解水制氢。

3.根据权利要求2所述的一种制氢、储氢、加氢方法，其特征在于，可再生能源发电电解质氢过程中，所吸收的热量通过低温余热发电技术将热能转化为电能，传递给电解槽，用于电解制氢。

4.采用权利要求1至3中任意一项的制氢、储氢、加氢方法的一种制氢、储氢、加氢系统，其特征在于，包括电解槽、o分离器、h分离器、第一固体储氢材料、第二固体储氢材料、储热单元和加氢站，

技术总结
本发明公开了一种制氢、储氢、加氢方法，包括S1，电解水制氢生成氧气、氢气，余热存储在储热装置里；S2，产生的氧气进入储氧罐，余热储至储热装置；S3，产生的氢气进入第一固体储氢材料内，余热储至储热装置；S4，当第一固体储氢材料储满，氢气进入第二固体储氢材料内，余热传至第一固体储氢材料，使第一固体储氢材料向加氢站加氢；S5，当第二固体储氢材料储，氢气再次进入第一固体储氢材料，余热传递给第二固体储氢材料，使第二固体储氢材料向加氢站加氢；S6，重复步骤S4和S5，当反应停止时，储热装置传递热量供给第一固体储氢材料及第二固体储氢材料，使其释放剩余氢气进入加氢站。本发明实现了高能效的储氢加氢作业。

技术研发人员：张春雁,窦真兰,王俊,钱峰,彭笑东,孙晓彤,邱泽晶,朱亮亮,肖楚鹏
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14