[发明专利]金属氢化物超低温循环做功系统

权利要求书

1.一种金属氢化物超低温循环做功系统，其特征是：所述系统包括保护罩（28），以及设置在所述保护罩（28）内的B1金属储氢材料反应床（1）、B2金属储氢材料反应床（2）、氢气换热器（3）、换热器（33）、空气换热器（14）、氢气膨胀机（18）和液氢高压泵（19）；

所述B1金属储氢材料反应床（1）的第一放氢出口（21）和B2金属储氢材料反应床（2）的第二放氢出口（21’）分别与所述液氢高压泵（19）的入口连接，所述液氢高压泵（19）的出口与所述换热器（33）的壳程入口连接，所述换热器（33）的壳程出口分别与所述B1金属储氢材料反应床（1）的第一吸氢进口（22）和B2金属储氢材料反应床（2）的第二吸氢进口（22’）连接；

所述B1金属储氢材料反应床（1）的第一换热出口（23）和B2金属储氢材料反应床（2）的第二换热出口（23’）分别与所述氢气换热器（3）的壳程入口连接，所述氢气换热器（3）的壳程出口与所述空气换热器（14）的壳程入口连接，所述空气换热器（14）的壳程出口与所述氢气膨胀机（18）的入口连接，所述氢气膨胀机（18）的一级膨胀出口与所述氢气换热器（3）的管程入口连接，所述氢气换热器（3）的管程出口与所述氢气膨胀机（18）的二级膨胀进口连接，所述氢气膨胀机（18）的二级膨胀出口与所述换热器（33）的管程入口连接，所述换热器（33）的管程出口与所述B1金属储氢材料反应床（1）的第一液化进口（32）和B2金属储氢材料反应床（2）的第二液化进口（32’）连接；

所述空气换热器（14）内设置有氮气换热盘管（4）和空气换热盘管（5），所述氮气换热盘管（4）的管程入口和管程出口均设置在所述保护罩（28）内，所述空气换热盘管（5）的管程入口和管程出口均设置在所述保护罩（28）外；

所述B1金属储氢材料反应床（1）和B2金属储氢材料反应床（2）均设有内循环旁路，内循环旁路上设有氢介质内循环泵（7），在金属储氢材料反应床进行吸氢和放氢操作时，实现了氢介质在B1金属储氢材料反应床（1）和B2金属储氢材料反应床（2）内部的循环往复，从而稳定操作工况。

2.根据权利要求1所述的金属氢化物超低温循环做功系统，其特征是：所述系统还包括发电机（17）；所述氢气膨胀机（18）与发电机（17）同轴连接，所述发电机（17）电路连接到外部电网和/或蓄电池；所述氢气膨胀机（18）包括但不限于叶轮旋转式和活塞式的做功机械。

3.根据权利要求1所述的金属氢化物超低温循环做功系统，其特征是：所述B1金属储氢材料反应床（1）和B2金属储氢材料反应床（2）内的换热都采用氢气直接进入金属储氢材料反应床进行换热的模式；当在B2金属储氢材料反应床（2）工作点β2吸氢放热时，进入B2金属储氢材料反应床（2）的氢气一部分被吸入B2金属储氢材料反应床（2）内的金属氢化物，剩余部分的氢气温度提高并携带热量流出B2金属储氢材料反应床（2）进入空气换热器（14），金属氢化物严格限制在B2金属储氢材料反应床（2）内的格栅里，不允许任何金属氢化物颗粒溢出到格栅之外，格栅只允许氢气或者液氢进出；对于B1金属储氢材料反应床（1）的工作点β1来讲是放氢吸热过程，只允许氢气携带热量进出B1金属储氢材料反应床（1），金属氢化物严格限制在B1金属储氢材料反应床（1）内的格栅里，只允许液氢和少量的气态氢气流出B1金属储氢材料反应床（1）；如果进行切换后，B1金属储氢材料反应床（1）的工作点变为β2，B2金属储氢材料反应床（2）的工作点变为β1，如此循环往复；

B1金属储氢材料反应床（1）和B2金属储氢材料反应床（2）在低温低压放氢吸热时用于对从氢气进口进入的氢气进行冷却液化和金属储氢材料放出的氢气进行冷却液化；B1金属储氢材料反应床（1）和B2金属储氢材料反应床（2）在高温高压吸氢放热时用于对从换热进口进入其中的一部分氢气进行进一步的升温处理，另一部分进行吸氢进入金属储氢材料。