[实用新型]一种液氢地下储库系统

说明书

本实用新型提出一种液氢地下储库系统，其包括库体和注水单元。其中，库体埋设于地下，包括由内向外依次设置的内金属密封层、隔热保温层、支撑层和含水岩土层；内金属密封层的内部封装液氢，含水岩土层为位于支撑层外部的通过注水形成的饱和岩土层，注水单元通过绕设于含水岩土层周侧的地下歧管对含水岩土层进行均匀注水，以使得含水岩土层在液氢储存过程中形成封闭式冻土圈以减少液氢泄漏，并与支撑层共同对库体进行支撑。通过隔热保温层隔热防止液氢气化，以及通过内金属密封层和含水岩土层形成双重密封，有效降低了储存的液氢的泄漏量，利用地下结构实现了大容量、低成本的氢气储存，同时也可用于液氮、液化天然气(LNG)等其他低温介质储存。

技术领域

本实用新型涉及氢气储存技术领域，特别涉及液氢地下储库系统。

背景技术

氢气具有绿色、来源广泛、质量能量密度大等特点，在未来可再生能源供给体系中是良好的储能介质和能源载体。但氢气体积能量密度低，造成储运成本高，氢气终端利用经济性不佳等问题。低廉、安全的氢气储存手段是制约氢能产业大规模发展的瓶颈之一，因此构建氢储能系统需要有高能量密度下的储氢技术。主流的储氢技术包括高压气态、低温液化和金属固体储存等方式，其中液氢储存方式的体积能量密度最大，为气态氢气的845倍，适合长距离、大容量储存，是氢能储存领域研究的热点之一。但液氢沸点低(20K)，储存中易发生蒸发损失，因此液氢储存容器需要有极好的绝热措施来减少因系统漏热造成的液氢气化，这导致液氢的储存容器体积非常庞大，且需额外配置附属制冷、真空、监测等设备。

目前液氢主要以地面储罐的方式进行存储。储罐采用双(多)层结构，层间或为真空绝热或为填充隔热材料，以减小罐内液氢的热传递。纯高真空度绝热层具有结构简单、紧凑、热容量小等优点，适用于小型液化天然气贮存、少量液氧、液氮、液氢以及少量短期的液氢贮存，由于高真空度的获得和保持比较困难，一般在大型贮罐中很少采用；多屏绝热是多层绝热的一大改进，绝热性能十分优越，热容量小、质量轻、热平衡快，但结构复杂，成本高，一般适用于液氢、液氮的小量贮存容器中；真空粉末等填充绝热所要求的真空度不高，而绝热性能又比堆积绝热优两个数量级，因此广泛用于大、中型低温液体贮存中，如液化天然气(LNG)贮存、液氧、液氮运输设备及量大的液氢船运设备中，其最大的缺点是要求绝热夹层的间距大，结构复杂而笨重。

液氢的地下储存目前尚未有研究报道。借鉴天然气、页岩气、氢气、压缩空气以及LNG(液化天然气)/LPG(液化石油气)的地下岩洞或岩缝储存技术，开发液氢地下储存技术是一种可行的研究方向。地下储库容量大，造价和运行费用较低，虽一次性投资大，但持久耐用，安全性高。但由于天然地穴或盐穴储存受到地理条件限制，需要考虑地层结构、地下水分布、地震烈度等条件。另外地层温度一般较高，在不采取隔热的情况下很难维持液氢温度，因此不适用于液氢的存储。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中无法实现地下储存液氢的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种液氢地下储库系统，包括库体，其埋设于地下，所述库体包括由内向外依次设置的内金属密封层、隔热保温层、支撑层和含水岩土层；所述内金属密封层的内部用于封装液氢；所述隔热保温层分别与所述内金属密封层和所述支撑层通过粘接剂连接，以用于对所述内金属密封层内的液氢进行隔热；所述支撑层用于提高所述库体的支撑强度；所述含水岩土层为位于所述支撑层外部的通过注水形成的饱和岩土层，以用于在储氢过程中形成封闭式冻土圈以减少液氢泄漏，并与所述支撑层共同对所述库体进行支撑；注水单元，其包括地面母管和与所述地面母管连通的地下歧管，所述地下歧管绕设于所述含水岩土层的周侧以用于对所述含水岩土层进行均匀注水。

可选地，所述隔热保温层的厚度根据所述内金属密封层内部的液氢日蒸发量的允许值进行计算确定。

可选地，所述支撑层包括但不限于采用钢筋混凝土、预应力混凝土、改性混凝土、耐火砖等材料的一种或几种组合。