[发明专利]移动集约型船用即时制氢加氢一体化系统

说明书

本发明涉及氢燃料电池船舶技术领域，尤其是一种移动集约型船用即时制氢加氢一体化系统。其包括集装箱，所述集装箱内分别设置第一集装箱隔间、第二集装箱隔间、第三集装箱隔间和第四集装箱隔间，集装箱上设置光伏发电单元，所述第二集装箱隔间内设置乙醇脱氢制氢单元，第三集装箱隔间内设置氢气提纯单元，第四集装箱隔间内设置氢气加注单元。本发明通过在保障船甲板上安装移动集约型船用即时制氢加氢一体化系统，利用氢气的“现产现用”，能够实现氢燃料电池船舶的机动性补给，避免氢燃料电池船舶需频繁往返固定港口基地进行氢气补给，提高了氢燃料电池船舶工作效率。

技术领域

本发明涉及氢燃料电池船舶技术领域，尤其是一种移动集约型船用即时制氢加氢一体化系统。

背景技术

航运行业的高排放和漏油已成为威胁全球生态的严重问题之一。为降低全球船舶排放，需要研究清洁、高效、可持续发展的新能源动力推进技术，从而开发新型绿色船舶，取代现有的化石燃料船舶。

氢能作为一种清洁、高效的二次能源，具有来源广泛、燃烧热值高、清洁无污染、利用形式多样、可储能等特点，被认为是现阶段最具发展潜力的理想船用新能源之一。

氢燃料电池作为新兴绿色能源动力装置，使用氢气作为燃料，可以通过电化学反应将氢燃料中化学能直接转换为电能，反应产物为水，具有能量转换效率高、工作噪声低、无废物排放和清洁等优点，是绿色船舶的理想动力推进装置之一。

氢燃料电池船舶在氢气用尽前，为防止中途“抛锚”，必须返回固定港口保障基地进行氢气补给，极大限制了航运范围。现阶段，船用氢燃料电池配套储氢、加氢基础设施缺乏，船用氢燃料储运安全性、船用氢燃料补给便捷性等问题成为氢燃料电池船舶推广发展的瓶颈。

由于氢的特殊安全性(易燃、易爆、易泄漏)，氢燃料储运和加注补给要求特别高。氢气的储存方式多样，商业化推广应用的主要有高压气态储氢和液态储氢。

高压气态储氢技术是现阶段商业化车用加氢站的主要氢气储存和补给方式，具体是通过长管拖车运输高压大容量气态储氢瓶组(20MP或45MPa)作为氢源经二次增压对需要补给的燃料电池汽车进行氢气充装加注。目前船用领域，尚未直接采用在船上配置大容量高压气态储氢瓶组储存氢气，作为移动式船用补给氢源对氢燃料电池船舶进行氢气加注。

使用液氢运输船运氢(液态储氢)是当前世界范围内船用大规模运输氢燃料的一种有效方式，具有运载量大和远距离运输等优点。然而，液氢需要在-253℃的条件下储存，生产和使用时需经过液化和汽化等过程，配套设施复杂，浪费大量能量，成本高昂。同时液氢绝热要求高，运输过程需要在储氢罐中一直保持-253℃的条件，在船行驶时的不间断冲击、摇摆环境下，液氢储氢罐容易发生破裂，导致液氢快速蒸发，存在氢气爆炸危险，危及船员和集装箱安全。因此，对液氢运输船的安全设计与制造技术要求特别高。如直接采用液氢运输船作为移动式船用补给氢源对氢燃料电池船舶进行氢气加注，配套设施复杂，长距离运输安全性较低。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种移动集约型船用即时制氢加氢一体化系统，具体通过在集装箱内，将光伏发电单元、乙醇脱氢制氢单元、氢气提纯单元和氢气加注单元高度集成一体化，安装在保障船甲板上，形成移动式船用氢气补给系统，实现氢气的“现产现用”，无需对现有保障船集装箱结构和供配电系统作过多改造，光伏发电为系统提供电能，高储氢容量、安全稳定的乙醇作为氢源，通过乙醇脱氢制氢、提纯、加注等步骤对氢燃料电池船舶进行氢气加注补给；同时，乙醇脱氢制氢后产物乙酸乙酯是高经济价值化工品，可直接回收利用；此外，通过热量回收利用、废气催化燃烧等手段，可提高系统能量利用效率的同时实现系统无废气排放。

本发明所采用的技术方案如下：