[发明专利]金属储氢材料供能系统及汽车

说明书

本申请适用于新能源发动机技术领域，提供了一种金属储氢材料供能系统及汽车，其中金属储氢材料供能系统利用金属氢化物吸氢放热和放氢吸热的特性，冷却或加热做功氢气，同时改变系统内做功氢气的压强，通过氢气膨胀机做功并带动发电电动一体机发电，充分利用了大自然能量及工业余热，有利于节能减排和创造经济效益。

技术领域

本申请属于新能源领域，尤其涉及一种金属储氢材料供能系统及汽车。

背景技术

能源短缺、环境污染、全球气候变化，使开发清洁、高效、安全和可持续发展的能源迫在眉睫，其中氢能正在受到越来越多国家的重视。进入二十一世纪，发动机工业得到了迅速地发展，然而目前汽油机和柴油机依然是发动机的主要选择。汽油和柴油都是不可再生资源，为了减缓石油资源的匮乏所带来的一系列负面影响，以及减少大气污染和发动机尾气排放，需要寻找发动机的代用燃料，而氢能源是目前最理想的清洁燃料。随着世界各国环境保护的措施越来越严格，氢能源发动机由于其节能、低排放等特点成为发动机研究与开发的一个重点，并已经开始商业化。传统的氢能利用大多通过直接燃烧气态氢气获得热能及动能，但气态的氢气不易存储和运输，燃烧所得氢能直接用在动力系统上会产生爆震、不稳定等一系列影响安全使用的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属储氢材料供能系统及汽车，以氢气为循环工质，利用金属储氢材料吸氢放热和放氢吸热的特性，通过氢气膨胀机驱动做功设备工作或带动发电设备发电，充分利用大自然能量及工业余热，有利于节能减排和创造经济效益。

根据第一方面，本申请实施例提供了一种金属储氢材料供能系统，包括：B1金属储氢材料反应床、B2金属储氢材料反应床、液氢加压泵、液氢换热器、氢气换热器、空气换热器和氢气膨胀机。

B1金属储氢材料反应床的第一放氢出口和B2金属储氢材料反应床的第二放氢出口分别经液氢加压泵以及液氢换热器的壳程，与B1金属储氢材料反应床的第一吸氢进口和B2金属储氢材料反应床的第二吸氢进口连接。

B1金属储氢材料反应床的第一未吸收氢气出口和B2金属储氢材料反应床的第二未吸收氢气出口分别经氢气换热器的壳程以及空气换热器的壳程，与氢气膨胀机的入口连接。氢气膨胀机的一级膨胀抽气口经氢气换热器的管程与氢气膨胀机的二级膨胀入口连接，氢气膨胀机的二级膨胀出口经液氢换热器的管程，分别与B1金属储氢材料反应床的第一液化进口和B2金属储氢材料反应床的第二液化进口连接。

结合第一方面，在本申请的一些实施例中，氢气膨胀机和液氢加压泵可以被包括但不限于采用压电装置的压缩机和做功机械所替代。空气换热器的热源包括但不限于是任何高于氢气膨胀机入口温度的介质，可以是常温空气，也可以是其它的低温介质，可以向外界输出低温冷量。

结合第一方面，在本申请的一些实施例中，B1金属储氢材料反应床和B2金属储氢材料反应床均设有内循环旁路，内循环旁路上设有氢气内循环泵。B1金属储氢材料反应床和B2金属储氢材料反应床之间设有氢气循环管路，氢气循环管路上设有氢气循环泵。

结合第一方面，在本申请的一些实施例中，B1金属储氢材料反应床和B2金属储氢材料反应床中添加的金属储氢材料为包括但不限于温度正相关的金属储氢材料组合，在其吸氢状态点下吸收氢气时放出热量，在其放氢状态点下放出氢气时提供低温冷量。金属储氢材料的吸/放氢状态点和工作点参数可根据工艺需要进行任意调节。温度正相关的金属储氢材料的定义为高温吸收高压氢气放出高温热量，低温放出低压氢气释放低温冷量。在高温时吸收氢气放出高温热量，利用金属储氢材料反应床采用循环氢气直接换热使氢气升温。系统至少存在一个负压单元，或是金属储氢材料的负压，或是氢气液化的负压，或是以上负压的组合。低温下的氢气换热就是利用金属储氢材料低温放出低压氢气时吸热，将金属储氢材料产生的低温冷量用来冷却氢气进行液化。

结合第一方面，在本申请的一些实施例中，当系统中存在一个能够持续维持的人造冷源，那么该系统就可以向单一热源吸热，同时该系统也具有向外做功的能力。