[发明专利]一种提高氢气水合物重量储氢量的方法及装置

说明书

本发明公开了一种提高氢气水合物重量储氢量的方法及装置，包括：在水合物反应容器中加入热力学促进剂，在较低相平衡压力及温度下生成氢气水合物；复配添加动力学促进剂来进行氢气水合物动力学实验得到动力学促进剂的优化浓度；将其置于控温系统的水浴槽中，通过注气系统注入氢气改变压力、通过搅拌系统使水合物颗粒扩散到水溶液中，以及通过控温系统改变降温速率来控制初始氢气水合物形成速率，进而增加氢气消耗量，提高重量储氢量；通过压力和温度数据得到氢气水合物的重量储氢量。本发明实现长期非爆炸性储存；还大大加快氢气水合物生成速率，实现重量储氢量的最大化。

技术领域

本发明涉及氢能存储领域，特别是涉及一种提高氢气水合物重量储氢量的方法及装置。

背景技术

氢能是非常重要的二次能源，它质量轻，能量密度高，来源广泛，除此之外，氢能还是一种清洁、对环境友好的能源，被称为21世纪的理想能源。现阶段，氢能已经和可再生能源一起作为新能源发展的主要方向。氢能的利用可以分为三个部分：制氢、储氢、氢气运输。氢能被应用的前提是制氢，而储氢是制约氢能发展的重要环节。目前缺少的是能耗低安全性能高的储氢方式，因此高效安全的储氢方式变成了一个重要的研究课题。

研究较多的储氢技术有高压气态储罐储氢、低温液态储氢，这两种技术都面临着能耗高，存在泄露安全隐患；一些固态储氢方式，比如金属氢化物储氢、多孔材料吸附储氢等，金属氢化物可能会导致环境问题，并且放氢速率低，储氢材料循环差，而利用多孔介质物理吸附，吸附材料成本高，吸附需要的温度较低，能耗高。水合物储氢是一种新型的储氢技术，该技术操作简单，安全性高，对环境没有负面影响，除此之外，它通过分解水合物可以很容易得到氢气，并且分解所需要的能耗较低，储氢量也比较可观。对于生成的氢气水合物可以在低于生成水合物的压力下保存，可以实现较高压力生成和低压保存，便于氢能的运输。但目前氢气水合物生成所需要的压力范围还是较高，水合物法储氢量还是处于理论值，实验储氢量需要提高。

发明内容

为了解决如何降低氢气水合物生成压力，加快氢气水合物生成速率以及提高氢气水合物重量储氢量的技术问题，本发明的首要目的在于提供一种提高氢气水合物重量储氢量的方法。

本发明的再一目的是提供一种实现上述提高氢气水合物重量储氢量的方法的装置。

本发明通过如下技术方案加以实现：

一种提高氢气水合物重量储氢量的方法，包括如下步骤：

S1、在水合物生成系统的水合物反应容器中加入热力学促进剂，在较低相平衡压力及温度下生成氢气水合物；

S2、复配添加动力学促进剂来进行氢气水合物动力学实验得到动力学促进剂的优化浓度；

S3、将所述水合物反应容器置于控温系统的水浴槽中，通过注气系统注入氢气改变压力、通过搅拌系统使水合物颗粒扩散到水溶液中，以及通过控温系统改变降温速率来控制初始氢气水合物形成速率，进而增加氢气消耗量，提高重量储氢量；

S4、通过收集数据采集系统的压力和温度数据得到氢气水合物的重量储氢量。

在一些实施例中，步骤S1中，所述热力学促进剂选自气体热力学促进剂或者液体热力学促进剂；其中，所述气体热力学促进剂选自丙烷C₃H₈或者二氧化碳CO₂；所述液体热力学促进剂选自四氢呋喃THF、1,3二氧戊烷DIOX、环戊烷CP、四丁基溴化铵TBAB、四丁基硝酸铵TBANO₃中的一种或几种。

在一些实施例中，步骤S1中，所述较低相平衡压力为0.3MPa-13.3MPa，温度为277.6K-284.6K；所述热力学促进剂的化学计量浓度为0.1mol％～6.0mol％。