[发明专利]能量储存运输方法以及能量载体系统

说明书

本发明提供了一种能量载体系统，其高效产氨，并进一步生产氢作为终产物，同时将氢作为能源使用；本发明进一步提供了一种采用所述能量载体系统的能量储存运输方法。其中，所述能量载体系统包括硝酸生产装置，氨生产装置和制氢装置；所述硝酸生产装置包括光反应器，给所述光反应器提供含有氮氧化物、水和氧气的待处理气体的气体供应单元，以及位于光反应器中的光源。所述光源辐射包括波长短于175nm的紫外线的光。所述能量储存运输方法包括由氮氧化物生产硝酸的硝酸生产步骤，通过硝酸还原生产氨的氨生产步骤，以及通过分解氨生产氢的制氢步骤。

技术领域

本发明涉及一种能量储存运输方法以及一种能量载体系统，其特征在于：由氮氧化物生产硝酸，由硝酸生产氨，并且由所获得的氨作为制氢原材料。

背景技术

迄今为止已经做出各种尝试来更加有效地使用各种各样的能源，包括可再生能源，例如，日光和风能。主要源于自然现象的可再生能源在不同的季节和一天中不同的时隙中极为不同。由于这一事实，电力需求与电力供应的峰值不匹配是一种与这种可再生能源存在固有关联的问题。大型光伏发电厂需要广阔的陆地面积，而风力发电厂则适合建立在海洋上或者海岸带。这些发电厂均远离实际发生能耗的地方。从而，相当昂贵的电力电缆的建设成为需要解决的可再生能源的另一个问题。

为了解决这些问题，已经研发并且公开了多种能量储存运输方法和能量载体系统。一种已知的能量储存运输方法包括如下步骤：使用电能或者热能来生产并且储存氢载体，诸如，氨、有机氢化物、甲醇、或者二甲基乙烷(dimethylethane)；将所生产的氢载体运输至耗能地点；以及若必要则由氢载体制氢。如此通过能量储存运输方法在最后步骤中生产的氢用于燃料电池动力车辆或者燃料电池发电系统作为其能量的来源。

专利文献1描述了一种使用光伏生成能量来生产氢的方法以便实施这种能量载体系统。专利文献2描述了一种用于从氢和氮合成氨的方法。专利文献3描述了通过使用诸如Pt、Rh、Pd或者Ru等贵金属催化剂在400℃或者更高温度下由氨生产氢。专利文献1、2和3中描述的方法进行组合可以实现：将光伏生成能量转化为氢，使用氢作为其原材料来合成氨以及将氨作为液化氨储存，将液化氨运输至耗能地点，在耗能地点将液化氨转化为氢，并且将该氢供应至燃料电池动力车辆或者燃料电池发电系统。然而，据估计，通过专利文献1、2和3的组合技术方式可获得的可再生能源转化为氢的总转化效率不大于约7％。因而，存在对具有更高转化效率的能量载体系统的需求。

本发明的发明人讨论和研发了用于由氢载体中的一种氢载体-氨来生产氢的技术方案，其结果在专利文献4和5中进行了描述。专利文献4中描述的制氢方法在常温下利用包括波长小于或者等于200nm的光线的紫外线来照射包含氨气的氢源气体以便生成氢气。专利文献5中描述的制氢设备配备有等离子体反应器、高压电极、以及接地电极。本设备通过在常温常压下通过高压电极与接地电极之间的放电从由氨生成等离子体来生产制氢。这些制氢技术可以提供比现有技术中更有效的制氢，并且可以与优选的任何氨生产方法进行组合以便实现能量储存运输方法和能量载体系统。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP 2014-203274 A

专利文献2：JP 2013-209685 A

专利文献3：JP 2003-40602 A

专利文献4：JP 2014-24751 A

专利文献5：JP 2014-70012 A

发明内容

为了解决这些问题，本发明提供了一种能量储存运输方法，其相比于现有技术可以更有效且更便宜地实施所有如下步骤，所述步骤包括：由氮氧化物(nitrogen oxide)生产硝酸；由硝酸生产氨；以及由氨作为原材料制氢。本发明进一步提供一种能量载体系统，其可操作地用于通过由氮氧化物生产硝酸以及由硝酸生产氨而比现有技术更有效地制氢。