[发明专利]熔盐塔式太阳能氨分解制氢系统及其工艺

说明书

本发明公开了熔盐塔式太阳能氨分解制氢系统及其工艺，属于氨分解制氢技术领域，该系统包括太阳能吸热系统、熔盐式储热系统、熔盐再加热系统、氨反应发生系统和熔盐储存系统；所述太阳能吸热系统、熔盐式储热系统、熔盐再加热系统和氨反应发生系统依次通过热盐管道连接，氨反应发生系统、熔盐储存系统和太阳能吸热系统通过冷盐管道连接。本发明将太阳能转化成热能，对熔盐进行加热，然后将熔盐的热量传递给氨气使氨气分解制氢，本发明的储热系统可以维持系统进行24小时稳定运行，有利于太阳能的高效利用，借助熔盐的反复利用，可以大大减少运行过程中的材料损耗效率，使得经济成本比现有的电解水制氢低，同时具有更高效，对环境更环保的优点。

技术领域

本发明属于氨分解制氢技术领域，具体涉及熔盐塔式太阳能氨分解制氢系统及其工艺。

背景技术

在工业革命开始以来，由于传统化石能源的开发和利用已经发展到了非常成熟的阶段，大规模的开采和利用不仅造成了资源的开采缺乏，还造成了环境的污染破坏。近些年来，对氢气的研发一直在进行中，世界各国对氢能的研究都给予了一定程度上的重视。氢在自然界中的形式大部分都是以氢原子组成的，氢气都极少存在，因此对氢气的开发利用都只能先从制氢开始，人为生产出氢气。

目前存在的制氢工艺基本上都是利用电解水制氢，比较新颖的是利用风能发电或者是利用太阳能发电来电解水制氢。这个主要是由于风光发电行业存在的“弃风弃电”现象，通过电解水制氢就可以较好地解决这一问题，但是利用电解水制氢还需要电解质等特殊材料，同时也收到风电和光热间歇性的问题，制氢效果并不能达到最好，而氨分解制氢技术，在理论上就可以实现24小时制氢的效果，通过熔盐塔式技术，利用熔盐将太阳能储存起来，并放在热盐罐中，同时热盐罐也是采用保温技术，将热盐罐中的熔盐温度保持在一个较稳定的状态，不会存在较高的能量损失。白天熔盐吸收热量并进行工作，同时还有备用的熔盐流进热盐罐中，等到夜间再进行放热。

利用可逆热化学反应2NH₃+ΔH3H₂+N₂，通过热能与化学能转换进行储能，NH₃系统储能具有密度高、可逆反应易控制且无副反应、技术成熟、应用可靠、储存与分离简单等优点，使其成为太阳能热力发电首选的热化学储能物质，国外已进行了利用氨分解反应作为太阳能储热发电的实验研究，其效率多在0.6以上，因此该系统具有一定的实用前景。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的在于提供熔盐塔式太阳能氨分解制氢系统及其工艺。

为达到上述目的，提出以下技术方案：

熔盐塔式太阳能氨分解制氢系统，包括太阳能吸热系统、熔盐式储热系统、熔盐再加热系统、氨反应发生系统和熔盐储存系统；所述太阳能吸热系统、熔盐式储热系统、熔盐再加热系统和氨反应发生系统依次通过热盐管道连接，氨反应发生系统、熔盐储存系统和太阳能吸热系统通过冷盐管道连接。

进一步地，所述的熔盐再加热系统包括过热器和再热器，热盐管道分成两管路分别与过热器和再热器的进口连接，过热器和再热器的出口汇成一管路后与氨反应发生系统连接。

进一步地，所述的氨反应发生系统包括氨分解反应器、氨储存罐、氢气储存罐和氮气储存罐，过热器和再热器的出口汇成一管路后与氨分解反应器的内部通道的入口连接，氨分解反应器的外部通道通过气体管道分别与氨储存罐、氢气储存罐和氮气储存罐连接，氨分解反应器的内部通道的出口通过冷盐管道与熔盐储存系统连接。

进一步地，所述的熔盐储存系统包括冷盐罐和冷盐泵，氨分解反应器的内部通道的出口通过冷盐管道与冷盐罐连接，冷盐罐与冷盐泵连接，冷盐泵通过冷盐管道与太阳能吸热系统连接。

进一步地，所述的太阳能吸热系统包括定日镜场、吸热管和吸热塔，定日镜场吸收太阳能给吸热管，吸热管设于吸热塔上，冷盐泵通过冷盐管道与吸热管连接，吸热管通过热盐管道与熔盐储热系统连接。