[发明专利]一种低蒸发率的液氢储供系统

说明书

本发明公开了一种低蒸发率的液氢储供系统，包括第一发电型氢换热器、第二发电型氢换热器和液氢储罐，所述液氢储罐上安装有氢气液化单元和液氢增压单元。本发明利用常规废弃的高品质氢冷量进行温差发电，具有无噪声、高可靠、长寿命等优点，并将产生的电能用于减少液氢蒸发损耗，大幅延长液氢介质的存储时间，提升系统整体经济性。设计了新型的发电型氢换热器，实现仲正氢转化、冷热源换热、温差发电等多种过程的高效集成，简化系统结构，具有显著的轻量化特征，此外，特定温度的冷热源还可维持温差发电片的效率稳定。根据氢储供系统的运行特性及温差发电的差异，设计多种运行模式，综合提升电能利用率，降低系统的整体蒸发率。

技术领域

本发明涉及氢能装备技术领域，尤其涉及一种低蒸发率的液氢储供系统。

背景技术

储氢技术作为氢气从生产到利用过程中的桥梁，是指将氢以稳定形式的能量储存起来，以方便使用的技术。储氢技术主要有：高压气态储氢和液化储氢。高压气态储氢是指在氢气临界温度以上，通过高压压缩的方式存储气态氢。通常采用气罐作为容器，主要优点是存储能耗低、成本较低、充放氢速度快，而且可以通过减压阀就可以调控氢气的释放。然而，该技术的储氢密度受压力影响较大，压力又受储罐材质限制。液化储氢是将氢气压缩后深冷到20K使之液化成液氢，然后存入特制的绝热真空容器中保存。与高压气态储氢相比，低温液态储氢的质量储氢、体积储氢密度均有大幅度提高，是一种极为理想的储氢方式。

液氢储存面临两大技术难点：一是氢液化能耗大，工程实际中氢液化耗费大约在8-15KWh/kg。二是液氢储存的绝热问题，由于储槽内液氢与环境温差大，对储槽及其绝热材料的选材和储槽的设计均有很高的要求。尽管如此，对于储存容积较小的小型储存器，一般采用真空超级绝热或外加液氮保护屏的真空超级绝热，蒸发损失大约为0.4％/d。而对于真空粉末绝热的大型储槽而言，其蒸发损失约为1％/d。总的来说，液化储氢技术储存设备成本较高，安全技术也相对复杂。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种低蒸发率的液氢储供系统，该系统可以利用氢冷量产生电能的发电型氢换热器，同时根据系统运行特性设计了几种不同的运行模式，大幅减小液氢储供系统的蒸发率。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种低蒸发率的液氢储供系统，包括第一发电型氢换热器、第二发电型氢换热器和液氢储罐，所述液氢储罐上安装有氢气液化单元和液氢增压单元，第一发电型氢换热器的输入端分别连接有空气进气管路和氢管路a，第一发电型氢换热器输出端分别连接有氢气排空管路和空气排放管路，氢管路a与氢气液化单元相连；

第二发电型氢换热器的输入端分别连接有氢管路b和空气供应管路，空气供应管路与空气进气管路相连，氢管路b与液氢储罐相连，第二发电型氢换热器输出端连接有氢动力系统。

优选地，所述液氢储罐包括液氢储罐内壳体和液氢储罐外壳体，所述液氢增压单元位于液氢储罐内壳体和液氢储罐外壳体之间，液氢储罐内壳体和液氢储罐外壳体之间抽真空，实现罐体高效绝热。

优选地，所述氢气液化单元包括与液氢储罐内壳体相连的氢气再液化管路，氢气再液化管路上分别安装有氢气液化阀和低温冷机。

优选地，所述液氢增压单元包括与液氢储罐内壳体相连的液氢循环管路，液氢循环管路上分别安装有液氢增压泵和节流阀。

优选地，所述第一发电型氢换热器和第二发电型氢换热器均包括冷流体氢通道和热流体空气通道，冷流体氢通道上设有发电片冷端，热流体空气通道上设有发电片热端，发电片冷端和发电片热端均通过导电片分别连接有P型半导体和N型半导体，冷流体氢通道与发电片冷端、热流体空气通道与发电片热端之间涂敷有高导热材料，，减小接触热阻。

优选地，所述冷流体氢通道内部装填有仲正氢转化催化剂，仲正氢转化催化剂涂敷在高导热金属介质表面，增加接触面积。