[发明专利]一种固体氧化物电解池产氢气的热回收系统

权利要求书

1.一种固体氧化物电解池产氢气的热回收系统，其特征在于：包括储水罐(1)、太阳能电池板(3)、低温金属储氢罐(5)、蒸发器(7)、高温金属储氢罐(9)、换热器(11)、固体氧化物电解池(13)、分离器(14)和反应器(19)；储水罐(1)的水依次通过太阳能电池板(3)、低温金属储氢罐(5)、蒸发器(7)、高温金属储氢罐(9)和换热器(11)多级热交换后，到达工作温度的水蒸气进入固体氧化物电解池(13)中，电化学反应后生成的氢气和未利用完的水蒸气由固体氧化物电解池(13)阴极产物出口流出，先通过换热器(11)与待反应的水蒸气换热，再进入分离器(14)，分离器其中一个氢气出口I(18)与低温金属储氢罐(5)和高温金属储氢罐(9)连接，储氢罐储氢过程中的放热对水进行加热，分离器(14)另一个氢气出口II(17)与反应器(19)连接，氢气在反应器(19)中与二氧化碳生成甲烷，产甲烷的反应热输送至蒸发器(7)对水进行加热，分离器(14)水蒸气出口(16)与储水罐(1)连接。

2.根据权利要求1所述的固体氧化物电解池产氢气的热回收系统，其特征在于：所述低温金属储氢罐(5)包括换热腔体I(60)以及氢气汇流室I(25)，所述换热腔体I(60)内设有多个平行设置的隔板I(23)，换热腔体I(60)上还设有液态水入口(21)和液态水出口(26)，多个平行设置的隔板I(23)在换热腔体I(60)内形成折流流道；氢气汇流室I(25)上设有氢气入口I(24)，氢气汇流室I(25)与多个金属储氢微管(22)连通，多个金属储氢微管22贯穿整个换热腔体I(60)，金属储氢微管(22)内填充有低温储氢材料。

3.根据权利要求2所述的固体氧化物电解池产氢气的热回收系统，其特征在于：所述金属储氢微管(22)为夹层式套管，包括外管(27)和一端封闭的内管(29)，内管(29)为传质圆管，内管(29)外侧壁沿纵向设有多个通孔(62)，在内管(29)和外管(27)之间的空腔(28)中填充有低温储氢材料。

4.根据权利要求1所述的固体氧化物电解池产氢气的热回收系统，其特征在于：所述高温金属储氢罐包括换热腔体II(66)以及氢气汇流室II(33)，所述换热腔体II(66)内设有多个平行设置的隔板II(34)，换热腔体II(66)上还设有水蒸气入口(30)和水蒸气出口(35)，多个平行设置的隔板II(34)将换热腔体II(66)隔成多个换热室；氢气汇流室II(33)上设有氢气入口II(32)，氢气汇流室II(33)与多个金属储氢管(65)连通，每个金属储氢管(65)外壁设有多个柱形肋条(31)；多个金属储氢管(65)贯穿整个换热腔体II(66)，金属储氢管(65)内填充有高温储氢材料。

5.根据权利要求4所述的固体氧化物电解池产氢气的热回收系统，其特征在于：所述金属储氢管(65)与金属储氢微管(22)结构一致，均为夹层式套管。

6.根据权利要求1所述的固体氧化物电解池产氢气的热回收系统，其特征在于：所述蒸发器(7)包括换热腔(37)，换热腔(37)设有冷流体入口(36)和水蒸气排出口(43)，换热腔(37)沿纵向放置有多个多孔吸水层(40)；所述蒸发器(7)还包括位于换热腔(37)中的汇流区(38)和集流区(42)，汇流区(38)的入口通过热流体入口(39)与外部反应器(19)连接，汇流区(38)的出口通过多个热流管道(41)与集流区(42)的入口连接，集流区(42)的出口通过热流体出口(44)与外部甲醇储罐(8)连接；热流管道(41)沿横向设置在换热腔(37)中，在毛细力作用下水被吸入多孔吸水层(40)，多孔吸水层(40)与多个热流管道(41)进行热交换。