[发明专利]一种高效热量回收的有机液体集成能源系统

权利要求书

1.一种有机液体集成能源系统，其特征在于：其包括从前往后依次连接的储存单元、换热单元、脱氢反应单元、气液分离单元、发电单元及热泵单元；

所述的储存单元用于储存富氢有机液体和贫氢有机液体；

所述的储存单元提供的富氢有机液体在所述的换热单元中预热后，进入所述的脱氢反应单元；

所述的脱氢反应单元中的富氢液体发生吸热的脱氢反应，其脱氢反应所需热量由所述的热泵单元提供；

所述的脱氢反应单元中的反应产物进入所述的气液分离单元，所述的气液分离单元将其分离为氢气和贫氢的有机液体，贫氢的有机液体依次通入所述的换热单元、储存单元中的贫氢有机液体储罐中；所述的氢气被泵入所述的发电单元；

所述的发电单元以质子交换膜燃料电池为主，空气和氢气在所述的发电单元中反应发电，产生的电能一部分输入到所述的热泵单元中，以支持所述的热泵单元的正常工作，另一部分输出外界。

2.根据权利要求1所述的一种有机液体集成能源系统，其特征在于：所述的热泵单元包括吸收式热泵单元和蒸汽压缩式热泵单元，通过所述的吸收式热泵单元和蒸汽压缩式热泵单元将发电单元产生的废热转化为热量足的热源，并供给所述的脱氢反应单元。

3.根据权利要求1所述的一种有机液体集成能源系统，其特征在于：所述的储存单元包括富氢有机液体储罐和贫氢有机液体储罐；所述的换热单元采用管壳式换热器，热负荷23.55MJ/h。

4.根据权利要求1所述的一种有机液体集成能源系统，其特征在于：所述的脱氢反应单元为多孔介质固定床反应器，在160～170℃工作，采用Pd/Al₂O₃多孔介质催化剂，填充惰性物质Al₂O₃，反应器空速为1.1h^-1，脱氢过程有机液体流量750mol/h，氢气流量100Nm³/h。

5.根据权利要求1所述的一种有机液体集成能源系统，其特征在于：所述的发电单元的发电效率为50％，输出电能532MJ/h，产生余热320MJ/h。

6.根据权利要求1所述的一种有机液体集成能源系统，其特征在于：所述的热泵单元主要通过发电单元提供的电能控制工作范围；额定工况下，热泵单元所需电功64MJ/h，发电单元将12％的电能供给热泵单元，使得热泵单元提供180℃左右热负荷230MJ/h的热源。

7.根据权利要求2所述的一种有机液体集成能源系统，其特征在于：所述的吸收式热泵单元为溴化锂/水第二类单效吸收式热泵，其中吸收器工作温度为120～150℃，热负荷177MJ/h，蒸发器和发生器工作温度为70～90℃，冷凝器工作温度为160～190℃，COP为1.2～1.4。

8.根据权利要求2所述的一种有机液体集成能源系统，其特征在于：所述的蒸汽压缩式热泵单元采用高温制冷剂R11，其中蒸发器工作温度为110～130℃，冷凝器工作温度为170～190℃，COP为1.28，提供热负荷230MJ/h的热源。

9.根据权利要求2所述的一种有机液体集成能源系统，其特征在于：所述的有机液体为N-乙基咔唑有机储氢液体，富氢有机液体为十二氢乙基咔唑，富氢有机液体流量为750mol/h。

10.根据权利要求1～9任一项所述的一种有机液体集成能源系统在储能电站中的应用。