[发明专利]一种储氢系统及充放氢控制方法

权利要求书

1.一种储氢系统，其特征在于，包括：

储/放氢组件，其包括若干并联的储/放氢本体，且所述储/放氢本体内部包含储氢材料；若干所述储/放氢本体具有不同的容氢量，且根据若干所述储/放氢本体的工作顺序，其之间的容氢量呈梯级排布；

加压组件，其连接在所述储/放氢本体的输入端和输出端，用于调节每一所述储/放氢本体充氢或放氢时的压力；

温控组件，其用于调整每一所述储/放氢本体内所述储氢材料的充氢或放氢温度；和

控制组件，其分别与所述储/放氢组件、所述加压组件和所述温控组件组件连接，并在所述储/放氢组件工作一定时间后，改变所述储/放氢本体的工作顺序。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第k个所述储/放氢本体的储氢量为Q_k＝H*a_k；

其中H为第k个所述储/放氢本体内的所述储氢材料在选定温度T和压力P下的饱和储氢量；a_k为第k个所述储/放氢本体的储氢量与饱和储氢量的比例；

a_k∈[a,b]；a,b1；

ak由储/放氢材料的在温度T和压力P下的储氢量—储氢速度曲线决定；其中a和b的决定方法如下：

使全部的所述储/放氢本体的储氢速度或放氢速度达到一定设定值Q，

Q＝m*(W_b+W_a)/2；

使得W_a≥w；W_b≥w；并根据若干所述储/放氢本体的工作顺序，使相邻的所述储/放氢本体的储/放氢速度的差值为定值；

其中，W_b，W_a为第n个所述储/放氢本体和第1个所述储/放氢本体对应的单位质量的储氢速度或放氢速度，由所述温度T、所述压力P和a、b决定；m为所述储氢材料的总质量，Q根据制氢速度或用户需氢流量确定；aξ，b1-ξ，ξ＝0.1-0.3；w为设定的单位质量最小储/放氢速度。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述温度T、所述压力P的确定方法为：根据氢气储存/释放反应活化能E₁＝F₁(T,P)、氢气加压能耗E₂＝F₂(T,P)、换热能耗E₃＝F₃(T,P)，通过全局优化法使E₁、E₂和E₃的总和达到最小值。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，根据若干所述储/放氢本体的工作顺序，相邻的所述储/放氢本体的储/放氢速度的的差值相同，且差值为Δq；

Δq＝(W_b-W_a)/(n-1)；

W_a≥w；

其中W_b，W_a为第n个所述储/放氢本体和第1个所述储/放氢本体对应的单位质量的储氢速度或放氢速度；其中n为第n个工作的所述储/放氢本体；w为设定的单位质量最小储/放氢速度。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每一所述储/放氢本体的输入端和输出端的输氢管道上均设置调节阀，其用于控制输氢管道的开度。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温控组件包括可控加热装置，其包括若干个发热套筒；每一所述储/放氢本体的外部套设一所述发热套筒。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制组件周期性改变若干所述储/放氢本体的工作顺序，并根据若干所述储/放氢本体改变后的工作顺序，保持其之间的容氢量与初始t₀时刻的梯级排布保持一致。