[发明专利]一种低温热源的氢能利用系统

权利要求书

1.一种低温热源的氢能利用系统，包括氢反应床单元（1）、膨胀机（3）、发电机（5）、1号氢气中间罐（27）和2号氢气中间罐（28），膨胀机（3）与发电机（5）轴连接；所述氢反应床单元的氢反应床分别设有低压氢气进口（31）、高压氢气出口（32）、换热氢气入口（33）和换热氢气出口（34）；所述氢反应床单元（1）的氢反应床的高压氢气出口（32）经高压氢气管路（10）连接到膨胀机（3）的入口，所述膨胀机（3）的出口通过低压氢气管路（9）连接到氢反应床的低压氢气进口（31）；其特征是：所述系统设有高温加热设备和低温放热设备，所述氢反应床单元（1）的氢反应床换热氢气出口（34）通过三通阀（30）分为两路，一路经冷却氢气管路（25）依次通过换热介质低压氢气循环泵（13）、1号氢气中间罐（27）、低温放热设备和三通阀（30）连接到氢反应床的换热氢气入口（33），形成冷却回路；另一路经加热氢气管路（26）依次通过换热介质高压氢气循环泵（21）、2号氢气中间罐（28）、高温加热设备和三通阀（30）连接到氢反应床的换热氢气入口（33），形成加热回路。

2.根据权利要求1所述的低温热源的氢能利用系统，其特征是：所述高温加热设备为空气换热器（29）或乏汽冷凝器（4），所述低温放热设备为空气冷却器（2）或海水冷却器（8）。

3.根据权利要求2所述的低温热源的氢能利用系统，其特征是：所述系统设有空气换热管路（12）和海水换热管路（14），所述空气换热器（29）和海水冷却器（8）分别为管壳式结构；所述空气换热管路（12）连接到空气换热器（29）的壳程入口，空气换热器（29）的壳程出口与大气连通；所述空气换热器（29）的管程入口与2号氢气中间罐（28）连接，空气换热器的管程出口通过三通阀（30）连接到氢反应床的换热氢气入口（33）；海水换热管路（14）连接到海水冷却器（8）的壳程入口，海水冷却器（8）的壳程出口与海洋连通；所述海水冷却器（8）的管程入口与1号氢气中间罐（27）连接，海水冷却器（8）的管程出口通过三通阀（30）连接到氢反应床的换热氢气入口（33）。

4.根据权利要求2所述的低温热源的氢能利用系统，其特征是：所述系统设有空气换热管路（12）、乏汽进口管路（6）和冷凝水出口管路（7），所述乏汽冷凝器（4）和空气冷却器（2）分别为管壳式结构；所述乏汽进口管路（6）连接到乏汽冷凝器（4）的壳程入口，乏汽冷凝器（4）的壳程出口与冷凝水出口管路（7）连接；所述乏汽冷凝器（4）的管程入口与2号氢气中间罐（28）连接，乏汽冷凝器的管程出口通过三通阀（30）连接到氢反应床的换热氢气入口（33）；所述空气换热管路（12）连接到空气冷却器（2）的壳程入口，空气冷却器（2）的壳程出口与大气连通；所述空气冷却器（2）的管程入口与1号氢气中间罐（27）连接，空气冷却器（2）的管程出口通过三通阀（30）连接到氢反应床的换热氢气入口（33）。

5.根据权利要求1～4任一项所述的低温热源的氢能利用系统，其特征是：所述氢反应床单元（1）设有至少两台氢反应床，每台氢反应床分别设有低压氢气进口（31）、高压氢气出口（32）、换热氢气入口（33）和换热氢气出口（34）；所述低压氢气进口（31）设有低压氢气进口阀门（19），所述高压氢气出口（32）设有高压氢气出口阀门（20），所述换热氢气入口（33）和换热氢气出口（34）分别设有三通阀（30）；所述氢反应床单元（1）可以依据放氢热源温度设置为多级。

6.根据权利要求5所述的低温热源的氢能利用系统，其特征是：所述氢反应床内装载金属储氢材料，包括但不限于稀土系金属氢化物；低压氢气由低压氢气入口进入氢反应床，低压氢气被储氢材料吸收形成金属氢化物，对完成吸氢后的金属氢化物加热放出高压氢气；所述氢反应床为一级结构，或者为阶梯利用热量的多级结构，允许每级氢反应床中的每个氢反应床内的金属氢化物的品种、质量或体积可以不一样，每级氢反应床可以相同或者不同。