[发明专利]一种海上氢能储运系统

说明书

本发明涉及一种海上氢能储运系统，包括：生产装备，具有换热器，氢气经换热器转换为液氢；运输设备，接收生产装备通过换热器产出的液氢，并运输至指定地点后与接收设备对接；接收设备，具有气化器，接收运输设备中的液氢，经气化器转换为氢气；气化器包括由上至下布置且被隔热层分开的原料层、第一热介质层和第二热介质层，多组沿竖直方向并列布置且穿过隔热层的热管均位于气化器内部，将第一热介质层和第二热介质层中的热量通过热管内的介质传递给原料层；原料层依据液氢的流动方向将设定数量的热管依次划分为气化区、低温区和过热区。将氢气液化后经运输设备运至指定地点后经气化完成储运。

技术领域

本发明涉及海上氢能源储运技术领域，具体为一种海上氢能储运系统和方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着制氢技术的发展已经能够实现深海风电制备氢气，并通过各类储运技术送至陆地，能够解决海上风电的并网及消纳问题。相较于气态氢气储运，液氢储运具有单位体积储氢密度高、纯度高和输送效率高等优势，便于大规模的氢气运输和利用，但目前海上制氢由于海面环境限制缺乏较为成熟的氢气运输方式，一部分海上制氢设施通过海底铺设管道的方式将制取的氢气输送至岸边，成本较高且容易受到海面环境的影响。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种海上氢能储运系统，利用填充有正-仲氢转化催化剂的正弦波纹管结构作为氢气液化设备中的换热器，根据液氢的流向划分的不同换热区域，配合热管介质中的不同组分形成接收设备的气化器，将氢气液化后经运输设备运至指定地点后经气化完成储运。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种海上氢能储运系统，包括：

生产装备，具有换热器，氢气经换热器转换为液氢；

运输设备，接收生产装备通过换热器产出的液氢，并运输至指定地点后与接收设备对接；

接收设备，具有气化器，接收运输设备中的液氢，经气化器转换为氢气；

气化器包括由上至下布置且被隔热层分开的原料层、第一热介质层和第二热介质层，多组沿竖直方向并列布置且穿过隔热层的热管均位于气化器内部，将第一热介质层和第二热介质层中的热量通过热管内的介质传递给原料层；原料层依据液氢的流动方向将设定数量的热管依次划分为气化区、低温区和过热区。

换热器内的原料氢管和混合冷剂管交替布置，原料氢管和混合冷剂管均为正弦波纹管结构。

原料氢管内部填充正-仲氢转化催化剂；原料层的低温区和过热区中填充有仲-正氢转化催化剂。

原料层中液氢的流动方向与两个热介质层中介质的流动方向相反。

热管自上而下划分为冷凝段、第一绝热段、第一蒸发段、第二绝热段和第二蒸发段，冷凝段位于原料层中，第一蒸发段位于第一热介质层中，第二蒸发段位于第二热介质层中，第一绝热段和第二绝热段分别位于对应的隔热层中。

热管两端封闭且内部填充中间介质，两蒸发段外表面设有翅片，中间介质在冷凝段与原料层中的液氢换热冷凝，在重力和海上环境摇晃的作用下液相中间介质自上而下落入两蒸发段，在两蒸发段处与两热介质层换热蒸发转为气态，气态的中间介质在密度差的作用下，自下而上上升返回至冷凝段。

气化区、低温区和过热区中的热管内部填充有不同组分的中间介质。

气化区中的热管内部具有氦气、氖气和氮气的混合气体，沿着液氢运动方向，混合气体中氦气和氖气含量逐渐降低，氮气含量逐渐增加。

低温区中的热管内部具有氮气、甲烷和乙烷的混合气体，沿着氢运动方向，混合气体中氮气和甲烷含量逐渐降低，乙烷含量逐渐增加。