一种基于碳酸氢盐—甲酸盐可逆转化的固态储氢器及储氢方法与流程

本发明涉及氢能相关领域，具体为一种基于碳酸氢盐—甲酸盐可逆转化的固态储氢器及储氢和释氢方法。

背景技术：

1、氢能是洁净、理想的二次能源，其来源丰富、易于实现与电和热等的转换，利用它的可存储特性可对太阳能、风能等不稳定可再生能源进行储存、转换和并网，提高这类供能系统的稳定性、可靠性和安全性。以“太阳能或风能发电——电解水制氢——储氢——燃料电池应用”为基础的氢能规模化储能应用被认为是“零污染”的清洁能源系统，为解决化石燃料枯竭和环境恶化等问题提供了重要途径。氢能的规模应用需要解决氢的制取、储运和应用三大关键技术，而储氢技术是目前氢能利用的瓶颈。目前研究较多的储氢技术主要有高压气态储氢、低温液态储氢、有机液体储氢和固体材料储氢，但总体而言，现有的储氢方式和材料无法满足日益增长的氢储能应用场景尤其是大型光伏电站氢储能对安全性，储氢量，使用条件，成本等提出的要求。由此，探索安全可靠、低成本、储氢容量高的储氢材料及储氢方式具有显著的现实意义，也符合国家的重大产业发展战略需求。

2、利用碳酸氢盐-甲酸盐的可逆转化可实现室温条件下储氢，如反应式(1)所示，即通过碳酸氢盐加氢生成相应的甲酸盐，甲酸盐脱氢生成碳酸氢盐，以此实现氢气的储存和释放。

3、

4、与现有的储氢技术相比，甲酸盐和碳酸氢盐常温常压下性质稳定，无刺激性，安全性好且便于运输，且碳酸氢盐-甲酸盐可逆转化储氢方式具有高储氢容量、加氢/脱氢条件温和、过程无co2排放、成本低等优势。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于碳酸氢盐—甲酸盐可逆转化的固态储氢器及储氢和释氢方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于碳酸氢盐—甲酸盐可逆转化的固态储氢器，包括储氢罐和释氢罐，所述储氢罐上安装有用于混合震荡的震荡机构，所述储氢罐中设有反应空间，所述反应空间中设有固态浆料包覆体，所述固态浆料包覆体中的浆料包括碳酸氢盐、催化剂和水，所述储氢罐上设有罐盖，所述反应空间中设有温度传感器，所述释氢罐中设有存储的储料空间，所述释氢罐上设安装有用于加热的加热机构。

3、作为优选，所述固态浆料包覆体的材料为pe(聚乙烯)或是pvdc(聚偏二氯乙烯)，所述固态浆料包覆体是通过pe或是pvdc将浆料包覆成为的几何体，所述储氢罐为耐压材料制成，所述释氢罐的材质为塑料、陶瓷或是复合纤维。

4、作为优选，所述固态浆料包覆体的几何体包括球体、立方体、圆柱体、梯台体、圆台体和椭圆体，所述储氢罐的耐压材料为不锈钢等。

5、作为优选，所述震荡机构包括超声震荡板、一号连电口和定位螺栓，所述储氢罐上滑动设有超声震荡板，所述超声震荡板与所述储氢罐之间螺纹设有六个所述定位螺栓，六个所述定位螺栓以所述储氢罐的圆心为中心均匀分布，所述超声震荡板的一侧上下对称的安装有所述一号连电口，所述一号连电口上可以外接电源。

6、作为优选，所述储氢罐上滑动设有所述罐盖，所述罐盖与所述储氢罐之间螺纹设有五个密封螺栓，所述储氢罐上固定安装有电磁气阀，所述电磁气阀上固定设有导气管，所述导气管中设有上下贯通的进气空间，所述罐盖上左右对称的固定设有加料口，所述罐盖上前后对称的滑动设有挂扣，每个所述挂扣分别与所述罐盖之间螺纹设有两个固定螺栓，所述储氢罐的底部固定设有支撑架，所述储氢罐的底部固定设有出料管，所述出料管中设有滑动空间，所述滑动空间中滑动设有移动滑块，所述移动滑块顶部与所述储氢罐底部开口之间安装有多层密封圈，所述移动滑块中设有出料通道，所述移动滑块可以通过外接动力机构控制所述移动滑块上下移动。

7、作为优选，所述加热机构包括微波加热板、二号连电口、卡槽、卡板和卡板转轴，所述释氢罐上滑动设有所述微波加热板，所述微波加热板的一侧上下对称的固定安装有所述二号连电口，所述二号连电口可以外接电源，所述释氢罐上设有三个所述卡槽，三个所述卡槽以所述释氢罐圆心为中心均匀分布，每个所述卡槽中分别转动设有卡板转轴，每个所述卡板转轴上分别固定设有卡板，每个所述卡板下侧分别与所述释氢罐之间连接有弹动弹簧。

8、作为优选，所述释氢罐上固定安装有气体阀，所述气体阀前侧固定设有气压表，所述气体阀顶部固定设有连接管道，所述释氢罐的底部设有底盖槽，所述释氢罐底部设有密封槽，所述底盖槽中螺纹连接有密封底盖，所述密封底盖上固定设有嵌入块，所述密封底盖上固定安装有密封条，所述密封条可以嵌入到所述密封槽中，所述密封底盖底部前后对称的设有把手空间，所述密封底盖上前后对称的转动设有转动把手轴，每个所述转动把手轴上分别固定设有转动把手，所述密封底盖与所述释氢罐之间螺纹设有五个可拆螺栓，所述密封底盖底部固定设有三个防滑块，所述释氢罐的底部固定设有四个防滑球。

9、此外，本发明还提供一种基于碳酸氢盐—甲酸盐可逆转化的固态储氢器的储氢和释氢方法，包括以下步骤：

10、步骤一：通过pe或是pvdc将包括碳酸氢盐、催化剂和水形成的浆料包覆成为几何形状，从而放入到储氢罐中；

11、步骤二：通过向储氢罐中通入氢气，并且启动储氢罐外安装的超声震荡板，从而将固态浆料包覆体中的浆料进行震荡混合氢化；

12、步骤三：将转化后的甲酸盐固态浆料包覆体取出进行运输或是灌注到释氢罐中；

13、步骤四：通过启动释氢罐外安装的微波加热板，对释氢罐中的固态浆料包覆体进行加热，从而释放氢气。

14、作为优选，步骤二中，所述储氢罐中的温度为20℃—60℃，压力为1—5mpa。

15、作为优选，步骤四中，所述释氢瓶中的温度为60℃—80℃，压力为0.1mpa。

16、综上所述，本发明有益效果是：

17、1、本发明通过pe或是pvdc将包括碳酸氢盐、催化剂和水形成的浆料包覆成为几何形状，从而将包覆好的固态浆料包覆体通过所述加料口加入到所述反应空间中，通过所述导气管向所述反应空间中通入氢气并且启动储氢罐外安装的超声震荡板，从而将固态浆料包覆体中的浆料进行震荡混合氢化，从而实现碳酸氢盐—甲酸盐的快速转化。

18、2、本发明通过将所述固态浆料包覆体放入到所述储料空间后，配合在所述释氢罐外侧套上所述微波加热板，通过三个所述卡板弹出卡主所述微波加热板，从而通过启动释氢瓶外安装的微波加热板，对释氢罐中的固态浆料包覆体进行加热，从而释放氢气，从而使得释放氢气的过程更加方便快捷。

技术特征：

1.一种基于碳酸氢盐—甲酸盐可逆转化的固态储氢器，包括储氢罐(10)和释氢罐(27)，其特征在于：所述储氢罐(10)上安装有用于混合震荡的震荡机构，所述储氢罐(10)中设有反应空间(21)，所述反应空间(21)中设有固态浆料包覆体(22)，所述固态浆料包覆体(22)中的浆料包括碳酸氢盐、催化剂和水，所述储氢罐(10)上设有罐盖(14)，所述反应空间(21)中设有温度传感器(15)，所述释氢罐(27)中设有存储的储料空间(39)，所述释氢罐(27)上设安装有用于加热的加热机构。

2.根据权利要求1所述的一种基于碳酸氢盐—甲酸盐可逆转化的固态储氢器，其特征在于：所述固态浆料包覆体(22)的材料为pe(聚乙烯)或是pvdc(聚偏二氯乙烯)，所述固态浆料包覆体(22)是通过pe或是pvdc将浆料包覆成为的几何体，所述储氢罐(10)为耐压材料制成，所述释氢罐(27)的材质为塑料、陶瓷或是复合纤维。

3.根据权利要求2所述的一种基于碳酸氢盐—甲酸盐可逆转化的固态储氢器，其特征在于：所述固态浆料包覆体(22)的几何体包括球体、立方体、圆柱体、梯台体、圆台体和椭圆体，所述储氢罐(10)的耐压材料为不锈钢等。

4.根据权利要求1所述的一种基于碳酸氢盐—甲酸盐可逆转化的固态储氢器，其特征在于：所述震荡机构包括超声震荡板(11)、一号连电口(12)和定位螺栓(13)，所述储氢罐(10)上滑动设有超声震荡板(11)，所述超声震荡板(11)与所述储氢罐(10)之间螺纹设有六个所述定位螺栓(13)，六个所述定位螺栓(13)以所述储氢罐(10)的圆心为中心均匀分布，所述超声震荡板(11)的一侧上下对称的安装有所述一号连电口(12)。

5.根据权利要求1所述的一种基于碳酸氢盐—甲酸盐可逆转化的固态储氢器，其特征在于：所述储氢罐(10)上滑动设有所述罐盖(14)，所述罐盖(14)与所述储氢罐(10)之间螺纹设有五个密封螺栓，所述储氢罐(10)上固定安装有电磁气阀(17)，所述电磁气阀(17)上固定设有导气管(18)，所述导气管(18)中设有上下贯通的进气空间(34)，所述罐盖(14)上左右对称的固定设有加料口(16)，所述罐盖(14)上前后对称的滑动设有挂扣(19)，每个所述挂扣(19)分别与所述罐盖(14)之间螺纹设有两个固定螺栓，所述储氢罐(10)的底部固定设有支撑架(20)，所述储氢罐(10)的底部固定设有出料管(23)，所述出料管(23)中设有滑动空间(24)，所述滑动空间(24)中滑动设有移动滑块(25)，所述移动滑块(25)顶部与所述储氢罐(10)底部开口之间安装有多层密封圈，所述移动滑块(25)中设有出料通道(26)，所述移动滑块(25)可以通过外接动力机构控制所述移动滑块(25)上下移动。

6.根据权利要求1所述的一种基于碳酸氢盐—甲酸盐可逆转化的固态储氢器，其特征在于：所述加热机构包括微波加热板(31)、二号连电口(32)、卡槽(35)、卡板(36)和卡板转轴(37)，所述释氢罐(27)上滑动设有所述微波加热板(31)，所述微波加热板(31)的一侧上下对称的固定安装有所述二号连电口(32)，所述释氢罐(27)上设有三个所述卡槽(35)，三个所述卡槽(35)以所述释氢罐(27)圆心为中心均匀分布，每个所述卡槽(35)中分别转动设有卡板转轴(37)，每个所述卡板转轴(37)上分别固定设有卡板(36)，每个所述卡板(36)下侧分别与所述释氢罐(27)之间连接有弹动弹簧。

7.根据权利要求1所述的一种基于碳酸氢盐—甲酸盐可逆转化的固态储氢器，其特征在于：所述释氢罐(27)上固定安装有气体阀(28)，所述气体阀(28)前侧固定设有气压表(29)，所述气体阀(28)顶部固定设有连接管道(30)，所述释氢罐(27)的底部设有底盖槽(42)，所述释氢罐(27)底部设有密封槽(41)，所述底盖槽(42)中螺纹连接有密封底盖(44)，所述密封底盖(44)上固定设有嵌入块(50)，所述密封底盖(44)上固定安装有密封条(51)，所述密封条(51)可以嵌入到所述密封槽(41)中，所述密封底盖(44)底部前后对称的设有把手空间(48)，所述密封底盖(44)上前后对称的转动设有转动把手轴(45)，每个所述转动把手轴(45)上分别固定设有转动把手(46)，所述密封底盖(44)与所述释氢罐(27)之间螺纹设有五个可拆螺栓，所述密封底盖(44)底部固定设有三个防滑块(49)，所述释氢罐(27)的底部固定设有四个防滑球(40)。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种基于碳酸氢盐—甲酸盐可逆转化的固态储氢器的储氢和释氢方法，其特征在于：包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种基于碳酸氢盐—甲酸盐可逆转化的固态储氢器的储氢和释氢方法，其特征在于：步骤二中，所述储氢罐中的温度为20℃—60℃，压力为1—5mpa。

10.根据权利要求8所述的一种基于碳酸氢盐—甲酸盐可逆转化的固态储氢器的储氢和释氢方法，其特征在于：步骤四中，所述释氢瓶中的温度为60℃—80℃，压力为0.1mpa。

技术总结
本发明公开了一种基于碳酸氢盐—甲酸盐可逆转化的固态储氢器及储氢和释氢方法，本发明涉及氢能相关领域，包括储氢罐和释氢罐，所述储氢罐上安装有用于混合震荡的震荡机构，所述储氢罐中设有反应空间，所述反应空间中设有固态浆料包覆体，所述固态浆料包覆体中的浆料包括碳酸氢盐、催化剂和水，将固态浆料包覆体通过所述加料口加入到所述反应空间中，通过所述导气管向所述反应空间中通入氢气并且启动储氢罐外安装的超声震荡板，从而将固态浆料包覆体中的浆料进行震荡混合氢化，从而实现从碳酸氢盐到甲酸盐的快速转化，从而储存氢气，将转化后的甲酸盐固态浆料包覆体转移至释氢罐中，通过启动释氢罐外安装的微波加热板，对释氢罐中的固态浆料包覆体进行加热，实现从甲酸盐到碳酸氢盐的转化，从而释放氢气。

技术研发人员：钮峰,黄岳祥
受保护的技术使用者：杭州氢源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16