[发明专利]金属氢化物超低温循环做功系统

说明书

本发明涉及一种金属氢化物超低温循环做功系统，包括保护罩以及设置在保护罩内的B1金属储氢材料反应床、B2金属储氢材料反应床、氢气换热器、换热器、空气换热器、氢气膨胀机和液氢高压泵。B1金属储氢材料反应床和B2金属储氢材料反应床分别通过氢气换热器和空气换热器的壳程与氢气膨胀机连接，再经氢气换热器和换热器的管程返回B1金属储氢材料反应床和B2金属储氢材料反应床。本发明利用金属氢化物的吸氢/放氢特性，驱动膨胀机做功。

技术领域

本发明属于能量综合利用技术领域，涉及一种金属氢化物超低温循环做功系统。

背景技术

能源短缺、环境污染、全球气候变化，使开发清洁、高效、安全和可持续发展的能源迫在眉睫，其中氢能正在受到越来越多国家的重视。进入二十一世纪，发动机工业得到了迅速地发展，然而目前汽油机和柴油机依然是发动机的主要选择。汽油和柴油都是不可再生资源，为了减缓石油资源的匮乏所带来的一系列负面影响，以及减少大气污染和发动机尾气排放，需要寻找发动机的代用燃料，而氢能源是目前最理想的清洁燃料。随着世界各国环境保护的措施越来越严格，氢能源发动机由于其节能、低排放等特点成为发动机研究与开发的一个重点，并已经开始商业化。传统的氢能利用大多通过直接燃烧气态氢气获得热能及动能，但气态的氢气不易存储和运输，燃烧所得氢能直接用在动力系统上会产生爆震、不稳定等一系列影响安全使用的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属氢化物超低温循环做功系统，以氢气为循环工质，利用金属储氢材料吸氢放热和放氢吸热的特性，通过膨胀机做功，驱动做功设备工作或带动发电设备发电，充分利用大自然能量及工业余热，有利于节能减排和创造经济效益。

本申请实施例提供了一种金属氢化物超低温循环做功系统，包括保护罩，以及设置在保护罩内的B1金属储氢材料反应床、B2金属储氢材料反应床、氢气换热器、换热器、空气换热器、氢气膨胀机和液氢高压泵。

B1金属储氢材料反应床的第一放氢出口和B2金属储氢材料反应床的第二放氢出口分别与液氢高压泵的入口连接，液氢高压泵的出口与换热器的壳程入口连接，换热器的壳程出口分别与B1金属储氢材料反应床的第一吸氢进口和B2金属储氢材料反应床的第二吸氢进口连接。

B1金属储氢材料反应床的第一换热出口和B2金属储氢材料反应床的第二换热出口分别与氢气换热器的壳程入口连接，氢气换热器的壳程出口与空气换热器的壳程入口连接，空气换热器的壳程出口与氢气膨胀机的入口连接，氢气膨胀机的一级膨胀出口与氢气换热器的管程入口连接，氢气换热器的管程出口与氢气膨胀机的二级膨胀进口连接，氢气膨胀机的二级膨胀出口与换热器的管程入口连接，换热器的管程出口与B1金属储氢材料反应床的第一液化进口和B2金属储氢材料反应床的第二液化进口连接。

空气换热器内设置有氮气换热盘管和空气换热盘管，氮气换热盘管的管程入口和管程出口均设置在保护罩内，空气换热盘管的管程入口和管程出口均设置在保护罩外。

B1金属储氢材料反应床和B2金属储氢材料反应床均设有内循环旁路，内循环旁路上设有氢介质内循环泵，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和B2金属储氢材料反应床内部的循环往复，从而稳定操作工况。

进一步的，系统还包括发电机。氢气膨胀机与发电机同轴连接，发电机电路连接到外部电网和/或蓄电池。氢气膨胀机包括但不限于叶轮旋转式和活塞式的做功机械。