[发明专利]一种基于氩、氮、和正氢三级保温层的工业储存液氢的装置

说明书

一种基于氩、氮、和正氢三级保温层的工业储存液氢的技术及装置，该装置三级保温层由超临界氩外层保温，冷氮气中间层保温，氢介质内层保温组成，所述超临界氩外层保温内设有高压氩气冷却换热器，所述高压氩气冷却换热器热端进口分别连接空分氩气补充和压缩氩气水冷却器出口，所述高压氩气冷却换热器热端出口连接超临界氩气进超临界氩外层保温截止阀进口；所述高压氩气冷却换热器冷端进口分别连接空分污氮气入高压氩气冷却换热器截止阀出口和蒸发氢气排空截止阀出口，所述高压氩气冷却换热器冷端出口连接其他子系统（（蒸发氢气另作他用，污氮气去空分水冷系统））。本发明装置保温性能良好，密封性能也较优，极大提高了液氢保温效率。

技术领域

本发明属于储存液氢领域，具体涉及一种基于氩、氮、和正氢三级保温层的工业储存液氢的技术及装置。

背景技术

氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源，将逐步取代化石燃料作为未来世界的主要能源供应。随着氢产业链的快速发展，氢气的安全、高效存储成为了当前制约氢产业发展的重大瓶颈之一。液氢具有密度大、体积小（比氢气小800倍）的特点，成为了氢存储和运输的首选方式，但由于正仲氢转换、环境漏热等原因，液氢存储损失较大，真空储罐内液氢100小时最大损失量可达40%。因此，液氢的高效存储成为了氢产业链关键技术之一。本发明涉及一种基于氩、氮、和正氢三级保温层的工业储存液氢的技术及设备，利用氩、氮和氢不同的冷却温区实现真空储罐梯度保温。

发明内容

本发明一种基于氩、氮、和正氢三级保温层的工业储存液氢的技术及装置，利用氩、氮、和正氢三级温区实现液氢的高效存储，较大限度减少了液氢损失。本发明设备外层保温采用超临界氩作为保冷介质，通过循环压缩泵实现超临界氩循环冷却储氢设备，吸收外部环境漏热；之所以采用超临界氩，是由于外层保温层与外界环境直接接触，漏热较多，吸收漏热主要在外层保温层完成，超临界氩具有接近液氩的密度，可大量吸收外部环境漏热。本发明中间层利用冷氮气形成冷屏（80K），冷量由斯特林制冷机提供。内层保温为氢介质，来源于液氢蒸发，通过催化将液氢蒸汽中的仲氢转化为正氢，转化过程吸收环境漏热。

为实现本发明的目的，本发明一种基于氩、氮、和正氢三级保温层的工业储存液氢的技术及装置，该装置三级保温层由超临界氩外层保温，冷氮气中间层保温，氢介质内层保温组成，所述超临界氩外层保温内设有高压氩气冷却换热器，所述高压氩气冷却换热器热端进口分别连接空分氩气补充和压缩氩气水冷却器出口，所述高压氩气冷却换热器热端出口连接超临界氩气进超临界氩外层保温截止阀进口；所述高压氩气冷却换热器冷端进口分别连接空分污氮气入高压氩气冷却换热器截止阀出口和蒸发氢气排空截止阀出口，所述高压氩气冷却换热器冷端出口连接分别连接出换热器热端氢气和出换热器热端污氮气；所述超临界氩入液氢储罐外保温层截止阀出口连接外层保温超临界氩进口；所述外保温层出口氩气分别连接循环氩排空截止阀进口，直接入循环氩压缩机氩气截止阀进口，外保温层抽真空截止阀进口，加热器入口截止阀进口；所述外保温层抽真空截止阀出口连接抽真空截止阀进口；所述出外保温层氩气分量两股：一股与氩气入循环氩压缩机截止阀进口连接，另一股与加热器入口截止阀进口连接；所述加热器入口截止阀出口与氩气加热器进口连接，并直接入循环氩压缩机氩气与氩气入循环氩压缩机截止阀进口连接；循环氩压缩机进口分别与氩气入循环氩压缩机截止阀出口和氩气加热器出口连接；所述循环氩压缩机出口与压缩氩气水冷却器进口相连。

作为优选：所述冷氮气中间层保温由斯特林制冷机氮气循环组成，其中冷氮气入液氢储罐中间保温层截止阀进口分别连接斯特林制冷机冷端出口和空分氮气补充；所述冷氮气入液氢储罐中间保温层截止阀出口连接中间保温层氮气入口；出中间保温层氮气分别连接斯特林制冷机入口截止阀进口和中间保温层抽真空截止阀进口；所述中间保温层抽真空截止阀出口连接抽真空截止阀进口；所述斯特林制冷机入口截止阀出口分别连接斯特林制冷机热端进口和循环氮气放空截止阀进口。