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一种用于氢气存储及运输的脱氢设备

2021-03-16 16:17:14

一种用于氢气存储及运输的脱氢设备

  技术领域

  本实用新型涉及氢能利用领域,尤其是涉及一种用于氢气存储及运输的脱氢设备。

  背景技术

  氢在地球上主要以化合态的形式出现,是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,是二次能源。氢具有燃烧热值高的特点,是汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。氢燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源。资源丰富,可持续发展。

  氢能的储存和运输始终是限制氢能大规模使用的原因之一,目前氢气的运输主要是通过高压液化的方式进行的,虽然这种方式是目前来看成本最低的方式,但是其仍然存在安全隐患,尤其是在末端环节,一些高压液化石油气的爆炸事件也时有发生。

  目前已经有一些基于有机物的储氢技术,例如有科学家利用包括环己烷、甲基环己烷、十氢化萘、乙基咔唑等等有机液体实现储氢和脱氢,虽然如今效率不是很高,但已经有相关的应用试验,利用有机液体的方式,更加安全。

  中国专利CN209237910U公开了一种适用于液态氢源材料的自热式脱氢反应系统,包括脱氢反应器、导热油加热装置、循环泵、催化燃烧室、进料泵、气液分离器、储氢载体储罐、氢源材料储罐和氢燃料电池;氢源材料储罐的出口通过进料泵与脱氢反应器的进料口相连通;脱氢反应器的出料口与气液分离器的入口相连通,脱氢反应器外壁设有加热夹套;气液分离器的排液口与储氢载体储罐的入口相连通,气液分离器的排气口分别向催化燃烧室和氢燃料电池输送氢气;导热油加热装置通过循环泵与加热夹套构成导热油的循环回路;催化燃烧室用于将氢气燃烧并为导热油加热装置提供加热热能;氢燃料电池用于将氢气转化为电能。然而在实际脱氢环节,由于高效率的储氢有机液体大多属于易挥发液体,因此在气液分离环节会有一部分会发的有机物混入氢气中。

  实用新型内容

  本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于氢气存储及运输的脱氢设备,通过配置冷凝器和冷冻机,可以使混杂的有机气体液化,从而从氢气中去除。

  本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:

  一种用于氢气存储及运输的脱氢设备,包括:

  依次连接的储液罐、泵、脱氢反应器、气液分离装置和缓冲罐;

  所述气液分离装置和缓冲罐之间设有冷凝装置,该冷凝装置包括冷冻机和冷凝器,所述冷凝器的输入端连接气液分离装置的气体输出端,输出端连接至缓冲罐的输入端,所述冷冻机连接至冷凝器。

  所述冷凝器包括金属外壳,所述金属外壳的两端分别开有进气孔和出气孔,所述金属外壳的内壁设有多个鳍片,所述金属外壳的底部设有出液口。

  所述鳍片沿金属外壳的进气通道排布。

  所述储液罐中设有用于将储液罐内的腔体分为第一腔和第二腔的阻隔件,所述泵的输入端连接至第一腔,所述气液分离装置的液体输出端和金属外壳上的出液口均连接至第二腔。

  所述储液罐的高度低于气液分离装置和冷凝器的高度。

  所述阻隔件为弹性隔膜。

  所述缓冲罐上设有气压计。

  所述缓冲罐的输出端设有第一气体流量计。

  所述冷凝器的输出端设有第二气体流量计。

  所述缓冲罐上设有温度计。

  与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:

  1)通过配置冷凝器和冷冻机,可以使混杂的有机气体液化,从而从氢气中去除。

  2)冷凝器采用金属外壳和鳍片的设计,导热性更好,可以均匀冷凝。

  3)鳍片沿金属外壳的进气通道排布,可以增加接触面积。

  4)采用一个储液罐同时存储氢油和有机液体,可以方便搬运。

  5)采用弹性隔膜,可以减小储液罐的体积。

  6)气压计可以检测气压,提高安全性。

  7)第一气体流量计的存在可以获得加氢量。

  附图说明

  图1为一种现有脱氢设备的结构示意图;

  图2为本实用新型的结构示意图;

  图3为冷凝器的剖视示意图;

  图4为图3中A区域的放大示意图;

  图5为储液罐的剖视示意图:

  图6为气体流量计的架构示意图;

  其中:1、储液罐,2、泵,3、脱氢反应器,4、气液分离装置,5、缓冲罐,6、冷凝装置,7、第一气体流量计,8、第二气体流量计,9、上位机,11、第一腔,12、第二腔,13、阻隔件,61、金属外壳,62、鳍片,63、进气孔,64、出气孔,65、出液口。

  具体实施方式

  下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

  在图1所示的现有技术之上,本申请进行改进得到一种用于氢气存储及运输的脱氢设备,如图2所示,包括:

  依次连接的储液罐1、泵2、脱氢反应器3、气液分离装置4和缓冲罐5;

  气液分离装置4和缓冲罐5之间设有冷凝装置6,该冷凝装置6包括冷冻机和冷凝器,冷凝器的输入端连接气液分离装置4的气体输出端,输出端连接至缓冲罐5的输入端,冷冻机连接至冷凝器。

  通过配置冷凝器和冷冻机,可以使混杂的有机气体液化,从而从氢气中去除。

  如图3所示,冷凝器包括金属外壳61,一般由钢制成,金属外壳61的两端分别开有进气孔63和出气孔64,金属外壳61的内壁设有多个鳍片62,金属外壳61的底部设有出液口65,进一步的如图4所示,底面呈斜面设计,从而利于液体的流出。

  鳍片62沿金属外壳61的进气通道排布,导热性更好,可以均匀冷凝,并且可以增加接触面积。

  如图5所示,储液罐1中设有用于将储液罐1内的腔体分为第一腔11和第二腔12的阻隔件13,泵2的输入端连接至第一腔11,气液分离装置4的液体输出端和金属外壳61上的出液口65均连接至第二腔12。储液罐1的高度低于气液分离装置4和冷凝器的高度。

  阻隔件13为弹性隔膜,从而第一腔11和第二腔12的容积可变,故可以减小储液罐1的体积,弹性隔膜应当采用高强度的弹性稳定材料制成。

  在本申请的其他实施例中,缓冲罐5上设有气压计和温度计。

  如图6所示,缓冲罐5的输出端设有第一气体流量计7,冷凝器的输出端设有第二气体流量计8,第一气体流量计7和第二气体流量计8连接至上位机9。

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