[实用新型]基于镁基储氢材料的发电站系统

说明书

本实用新型提出了一种基于镁基储氢材料的发电站系统，该发电站系统包括：氢气发生装置，氢气发生装置用于产生氢气；氢气储存装置，氢气储存装置通过第一气管与氢气发生装置相连接，并且氢气储存装置内储存有镁基储氢材料以存储氢气；和氢燃料电池堆，氢燃料电池对通过第二气管与氢气储存装置相连接以发电。本实用新型提出的基于镁基储氢材料的发电站系统结构简单、易于组装，镁基储氢材料密度小、储氢容量高、安全性好，并且在氢气制备和释放中可以得到纯度较高的氢气。

技术领域

本实用新型涉及一种发电站系统，更具体地，涉及一种基于镁基储氢材料的发电站系统。

背景技术

供电系统通常都存在用电的高峰段、平段和低谷段，如果能把低谷段的电力存储起来，在高峰段使用，则可以大大减少电力的损耗，是未来发展的主要趋势。利用太阳能发电也存在着随天气和昼夜变化的高峰和低谷问题。美国Tesla公司的powerwall系统就是一种家庭用的削峰平谷式储能电站，将夜晚的电存储在锂电池中，供白天使用，然而其大规模使用的安全性较差且成本高昂。德国的林德公司提出采用电力峰谷期间电解水，然后用高压气瓶或重金属储氢材料，如TiFe，LaNi5等将氢气存储起来，在用电高峰期间用燃料电池来发电提供电力，但是其所采用的高压气瓶安全性差，体积较大，价格昂贵，而重金属氢化物的储氢量低，不适合大规模存储。

镁基储氢材料因其密度小、储氢量大、资源丰富且成本低廉而被认为是最具应用前景的金属储氢材料之一。其原理是通过氢气与储氢合金之间进行的可逆反应，实现氢的储存与释放，即外界有热量传递给金属氢化物时，它就分解为储氢合金并放出氢气，反之，氢和储氢合金构成氢化物时，氢就以固态结合的形式储存于其中，同时放出热量。用储氢材料储存与输送氢有以下特点：(1)密度小，仅为1.74g/cm3；(2)储氢容量高，纯Mg的储氢容量为7.6％；(3)安全性好，没有爆炸危险；(4)可得到高纯度氢。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种基于镁基储氢材料的发电站系统，该发电站系统包括：

氢气发生装置，氢气发生装置与外部电源相连接，以使用电能制备氢气；

氢气储存装置，氢气储存装置通过第一气管与氢气发生装置相连接，并且氢气储存装置内储存有镁基储氢材料以存储氢气；和

氢燃料电池堆，氢燃料电池堆通过第二气管与氢气储存装置相连接以发电。

在一个实施例中，氢气发生装置为电解水产氢器、甲醇/乙醇重整产氢器、太阳能光解水产氢器、铝水反应产氢器以及工业废氢净化器中的一种。

在一个实施例中，氢气发生装置内的压力在0.2-30个大气压之间。

在一个实施例中，氢气储存装置包括：

压力容器，压力容器内具有镁基储氢材料，第一气管伸入到镁基储氢材料内，第二气管设置在镁基储氢材料的上方；

相变蓄热层，相变蓄热层包裹在压力容器的外侧，相变蓄热层由相变蓄热材料制成；和

保温层，保温层设置在相变蓄热层的外侧。

在一个实施例中，压力容器由不锈钢材料制成。

在一个实施例中，相变蓄热材料为镁铝合金、镁锌合金、硝酸钠、铅合金以及铋合金材料中的一种或两种。

在一个实施例中，当向氢气储存装置中储存氢气时，压力容器内的温度在200℃-400℃之间、压力在0.2-30个大气压之间。

在一个实施例中，保温层为电阻丝加热层。

在一个实施例中，镁基储氢材料为镁-石墨、镁-铁、镁-纳米碳管、铁-石墨烯、镁-铜以及镁-镍材料中的一种或两种。

在一个实施例中，镁基储氢材料中镁元素的重量在70wt％-99wt％之间。