[发明专利]氮气工质的金属储氢材料供能系统

说明书

本发明涉及一种氮气工质的金属储氢材料供能系统，包括保护罩以及设置在保护罩内的B1金属储氢材料反应床、B2金属储氢材料反应床、氢气循环压缩机、氢气冷却器、液氮加压泵、氮气换热器、空气换热器和氮气膨胀机。利用金属储氢材料吸氢放热和放氢吸热的特性，对循环工质氮气进行换热，通过膨胀机做功，驱动做功设备工作或带动发电设备发电。

技术领域

本发明属于能量综合利用技术领域，涉及一种氮气工质的金属储氢材料供能系统。

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氮气工质的金属储氢材料供能系统，以氮气为循环工质，利用金属储氢材料吸氢放热和放氢吸热的特性对循环工质氮气进行换热，通过膨胀机做功，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。

本申请实施例提供了一种氮气工质的金属储氢材料供能系统，包括保护罩以及设置在所述保护罩内的B1金属储氢材料反应床、B2金属储氢材料反应床、氢气循环压缩机、氢气冷却器、液氮加压泵、氮气换热器、空气换热器和氮气膨胀机。

B1金属储氢材料反应床上设置有第一高压液氮进口、第一高压氮气出口、第一低压氮气进口、第一低压液氮出口、放氢出口、吸氢进口以及氮气盘管。第一高压液氮进口经氮气盘管连接到第一高压氮气出口，第一低压氮气进口经氮气盘管连接到第一低压液氮出口。

B2金属储氢材料反应床上设置有第二高压液氮进口、第二高压氮气出口、第二低压氮气进口、第二低压液氮出口、放氢出口、吸氢进口以及氮气盘管。第二高压液氮进口经氮气盘管连接到第二高压氮气出口，第二低压氮气进口经氮气盘管连接到第二低压液氮出口。

B1金属储氢材料反应床的第一低压液氮出口和B2金属储氢材料反应床的第二低压液氮出口分别与液氮加压泵的进口连接，液氮加压泵的出口分别与B1金属储氢材料反应床的第一高压液氮进口和B2金属储氢材料反应床的第二高压液氮进口连接。

B1金属储氢材料反应床的第一高压氮气出口和B2金属储氢材料反应床的第二高压氮气出口分别经氢气冷却器的壳程、氮气换热器的壳程和空气换热器的壳程，与氮气膨胀机的一级膨胀进口连接。氮气膨胀机的一级膨胀出口经氮气换热器的管程与氮气膨胀机的二级膨胀进口连接。氮气膨胀机的二级膨胀出口分别与第一低压氮气进口和第二低压氮气进口连接。氮气膨胀机与发电机同轴连接，发电机产生的电能除部分自用外，其余外供。

B1金属储氢材料反应床和B2金属储氢材料反应床的放氢出口分别连接到氢气循环压缩机的入口，氢气循环压缩机的出口连接到氢气冷却器的管程入口，氢气冷却器的管程出口分别连接到B1金属储氢材料反应床和B2金属储氢材料反应床的吸氢进口。

所述空气换热器内设置有空气换热盘管，所述空气换热盘管的管程入口和管程出口均设置在所述保护罩外。

具体的，所述B1金属储氢材料反应床和所述B2金属储氢材料反应床之间设有内部换热循环管道和内部换热循环泵。

具体的，所述保护罩设有可燃性气体报警器和保护气入口，保护气入口设有阀门，保护罩内填充的气体包括但不限于氢气、氦气、氮气；根据工况条件可以调节保护罩内的温度和压力。