[发明专利]一种超临界液态氢存储系统

说明书

根据本发明的超临界液态氢存储系统，包括氢气处理部，用于将氢气处理为超临界液态氢；超临界氢储部具有对液态氢进行存储的罐体，罐体外设置有冷却罩；冷却部具有用于对冷却罩进行冷却的冷却单元，超临界氢储部包括从外至内依次设置的外罐、第一绝热层、真空腔、冷却罩、第二绝热层、内罐，冷却部包括斯特林制冷机、温度传感器以及冷却单元，斯特林制冷机具有冷头，温度传感器设置在冷却罩中，温度传感器与斯特林制冷机相连，冷却单元包括第一导冷件、第二导冷件、脉动热管，第一导冷件与冷头相连，第二导冷件与冷却罩相连，脉动热管的一端与第一导冷件相连，另一端与第二导冷件相连，用于实现冷头和冷却罩之间的冷量交换。

技术领域

本发明属于氢能源存储技术领域，具体涉及一种基于斯特林制冷机的超临界液态氢的存储系统。

背景技术

随着社会的发展和人们物质生活水平的提高，环境保护问题日益得到人们的重视，而解决环境问题一个重要的突破点就是找到一种清洁的能源来减少对环境的破坏。氢能作为一种清洁能源，具有燃烧热值高，储量丰富等优点。氢气的循环使用性较好，燃烧后产生水，可以利用生成水继续制取氢气。因此氢气是未来能源利用的理想选择。然而，在氢气的使用过程中氢气的储运问题则是现代工业应用中的一个巨大难题。

目前，储运氢气的方式主要有高压氢气储存和低温液氢储存两种。高压氢气储存是通过一定的机械设备将氢气进行压缩，使氢气的压力不断升高，进而增大氢气的密度，以实现在小容积内存储更多氢气的目的，但这种方法对储氢罐的材料和壁厚提出了相当高的要求，运输成本也比较昂贵。

低温液氢储存是通过一定的冷却方式，使氢气的温度降低到冷凝点温度20K以下，从而使氢气液化，获得低温液氢。在通常温度下，平衡氢是含75％正氢和25％仲氢的混合物，称为正常氢。高于常温时，正—仲态的平衡组成不变；低于常温时，正—仲态的平衡组成将会发生变化，温度降低，仲氢的百分比将会增加，氢的正—仲态转化是放热反应，转化过程中放出的热量会使得液氢不断蒸发。为了减少正仲态转化过程中放热所造成的液氢蒸发损失，要求所制得的液氢产品中仲氢含量至少在95％以上。液氢的密度高达70kg/m³，虽然氢能源的存储密度很大，但是液氢在运输过程中容易产生蒸发现象。液氢的蒸发一方面会使得容器罐内的压力不断升高，使容器罐变得比较危险，另一方面也会造成液氢的浪费。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于斯特林制冷机的超临界液态氢的存储系统。

超临界储氢技术，是指将氢气的压力和温度都保持在临界点以上，将处于超临界状态的氢存储起来，其中处于临界点状态的氢气的压力为1.296MPa,温度为33.15K。

本发明提供了一种超临界液态氢存储系统，具有这样的特征，包括氢气处理部，用于将氢气处理为超临界液态氢；超临界氢储部，具有对液态氢进行存储的罐体，罐体外设置有冷却罩；以及冷却部，具有用于对冷却罩进行冷却的冷却单元，其中，超临界氢储部包括从外至内依次设置的外罐、第一绝热层、真空腔、冷却罩、第二绝热层、内罐，冷却部包括斯特林制冷机、温度传感器以及冷却单元，斯特林制冷机具有冷头，温度传感器设置在冷却罩中，温度传感器与斯特林制冷机相连，冷却单元包括第一导冷件、第二导冷件、脉动热管，第一导冷件与冷头相连，第二导冷件与冷却罩相连，脉动热管的一端与第一导冷件相连，另一端与第二导冷件相连，用于实现冷头和冷却罩之间的冷量交换。

在本发明提供的超临界液态氢存储系统中，还可以具有这样的特征：其中，氢气处理部将氢气通过液氮冷却至90K，达到超临界状态。

另外，在本发明提供的超临界液态氢存储系统中，还可以具有这样的特征：其中，冷却罩设置在第二绝热层的外侧，采用铝材料制成。