氢供应模块和氢供应方法与流程

本发明涉及一种氢供应模块和氢供应方法，更具体地说，涉及一种可储存氢并将储存的氢供应至需求部分的氢供应模块和氢供应方法。

背景技术：

1、近年来，由于气候变化或类似原因，对可替代现有能源的清洁能源的需求正在迅速增加。氢气作为这些清洁能源之一而受到关注。为了使用氢气作为能源，生产氢气、储存氢气、然后将氢气供应至需求源的技术非常重要。

2、根据相关技术，在储氢系统的情况下，一般是使用由电能驱动的压缩机压缩气态氢，然后储存氢，并将氢供应至需要氢气的需求部分的方法。

3、然而，在根据相关技术的系统的情况下，由于氢气与其他气体相比具有明显大体积的性质，有必要在高压下压缩氢气。因此，在根据相关技术的储氢系统的情况下，通过多级压缩(multi-stage compression)来压缩氢并储存经压缩的氢的方法已被广泛使用。然而，储存氢所需的电能过多，维护这种系统的成本也过高。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中出现的上述问题，同时保持现有技术所取得的优点不受影响，完成了本发明。

2、本发明的一个方面提供了一种新型的储氢系统，该系统可取代直接压缩氢的储氢系统。

3、本发明要解决的技术问题不限于上述问题，本发明所涉及的技术领域的普通技术人员应从以下描述中清楚地理解本文任何其他未提及的技术问题。

4、根据本发明的一个方面，提供了一种氢供应模块，其包括第一流体循环装置，该第一流体循环装置包括第一流体循环管线，第一流体通过该管线进行循环。该氢供应模块还包括第二流体循环装置，该装置包括第二流体循环管线，第二流体通过该管线进行循环。第一流体循环装置还包括：第一热交换器，第一流体和外部流体通过第一热交换器在它们之间进行热交换；第一流量控制部件，其通过第一流体循环管线连接至第一热交换器，并控制第一流体的流量；压缩机，其通过第一流体循环管线连接至第一流量控制部件，并压缩第一流体；第二热交换器，该第二热交换器通过第一流体循环管线连接至第一流量控制部件；以及膨胀部件，其通过第一流体循环管线连接至第二热交换器并使第一流体膨胀。第二流体循环管线连接至第二热交换器，使得第一流体和第二流体在第二热交换器中在它们之间进行热交换。第二流体循环装置还包括泵，该泵通过第二流体循环管线连接至第二热交换器并泵送第二流体，以及储氢器，该储氢器通过第二流体循环管线连接至第二热交换器并包括吸附氢的金属或合金。

5、第一流量控制部件的第一侧和第二侧可以通过第一流体循环管线连接至压缩机。第一流体循环装置可以被设置为使得第一流体：要么依次通过第一流量控制部件、压缩机、第一流量控制部件和第二热交换器；要么依次通过第一流量控制部件、压缩机、第一流量控制部件和第一热交换器。

6、第二流体循环装置可以被设置为使得第二流体依次通过第二热交换器、储氢器和泵。

7、第二流体循环装置还可以包括热能装置，该热能装置被设置在第二流体循环管线上并加热或冷却第二流体。

8、热能装置可以是冷却第二流体的散热部件或加热第二流体的加热部件。

9、第二流体循环装置还可以包括第二流量控制部件，该部件被设置在第二流体循环管线中的泵的下游区域，并且从泵排出的第二流体被供应至该部件。第二流体循环管线相对于第二流量控制部件可分为连接至第二热交换器的区域和连接至热能装置的区域。第二流量控制部件可以控制供应至第二热交换器的第二流体的流速和供应至热能装置的第二流体的流速。

10、根据本发明的另一个方面，提供了一种氢供应方法，其包括第(1-1)流体循环操作，其中第一流体依次循环通过第一流体循环管线，所述第一流体循环管线包括第一热交换器、控制第一流体的流量的第一流量控制部件、压缩机、第一流量控制部件、第二热交换器和膨胀部件。氢供应方法还包括第(2-1)流体循环操作，其中第二流体循环通过第二流体循环管线，第二流体循环通过该第二流体循环管线并在第二热交换器中与第一流体进行热交换。第(2-1)流体循环操作包括通过第二流体循环管线使第二流体依次循环通过第二热交换器、包括吸附氢的金属或合金的储氢器以及泵。

11、第(2-1)流体循环操作还可以包括在流入储氢器之前，在热能装置中加热或冷却从第二热交换器排出的第二流体。

12、氢供应方法还可以包括第(1-2)流体循环操作，其中第一流体通过第一流体循环管线依次循环通过第一热交换器、膨胀部件、第二热交换器、第一流量控制部件、压缩机和第一流量控制部件。在时序上(in time series)，第(1-1)流体循环操作和第(1-2)流体循环操作彼此分开(即，异步地(asynchronously))进行。

13、氢供应方法还可包括第(2-2)流体循环操作，其中第二流体循环通过第二流体循环管线并绕过第二热交换器。第(2-2)流体循环操作还可包括通过第二流体循环管线使第二流体依次循环通过储氢器、泵以及加热或冷却第二流体的热能装置。

14、第(2-1)流体循环操作和第(2-2)流体循环操作可以在时序上彼此分开进行。

15、第(2-1)流体循环操作和第(2-2)流体循环操作可以在时序上相互重叠的情况下(即，同步地(synchronously))进行。

16、氢供应方法可以进一步包括：氢吸附操作，其中第二流体流入储氢器以冷却金属或合金，以便将氢吸附到储氢器中的金属或合金上以形成氢化物；和在氢吸附操作之后进行的储氢器加热操作，其中第二流体流入储氢器以加热所述储氢器。

17、氢供应方法还可以包括在储氢器加热操作之后进行的氢解吸操作，其中第二流体流入储氢器以加热氢化物，从而从储氢器中的氢化物解吸氢。该氢供应方法还可包括储氢器冷却操作，储氢器冷却操作在氢解吸操作之后进行，其中第二流体流入储氢器以冷却储氢器。

18、在氢吸附操作中，储氢器中的氢量可以增加。

19、在储氢器加热操作中，储氢器的温度可以增加，并且储氢器中的氢量可以是恒定的。

20、在氢解吸操作中，储氢器中的氢量可以减少。

21、在储氢器冷却操作中，储氢器的温度可以降低，并且储氢器中的氢量可以是恒定的。

22、在氢吸附操作中，流入储氢器的第二流体可以在第二热交换器中与第(1-2)流体循环操作中循环的第一流体进行热交换，然后流入储氢器。在储氢器加热操作中，流入储氢器的第二流体可以在第二热交换器中与第(1-1)流体循环操作中循环的第一流体进行热交换，然后流入储氢器。

23、在氢解吸操作中，流入储氢器的第二流体可以在第二热交换器中与第(1-1)流体循环操作中循环的第一流体进行热交换，然后流入储氢器。在储氢器冷却操作中，流入储氢器的第二流体可以在第二热交换器中与第(1-2)流体循环操作中循环的第一流体进行热交换，然后流入储氢器。

技术特征：

1.一种氢供应模块，其包括：

2.根据权利要求1所述的氢供应模块，其中，所述第一流量控制部件的第一侧和第二侧通过所述第一流体循环管线连接至所述压缩机，并且

3.根据权利要求1所述的氢供应模块，其中，所述第二流体循环装置被设置为使得所述第二流体依次通过所述第二热交换器、所述储氢器和所述泵。

4.根据权利要求1所述的氢供应模块，其中，所述第二流体循环装置还包括设置在所述第二流体循环管线上并被配置为加热或冷却所述第二流体的热能装置。

5.根据权利要求4所述的氢供应模块，其中，所述热能装置是被配置为冷却所述第二流体的散热部件或被配置为加热所述第二流体的加热部件。

6.根据权利要求4所述的氢供应模块，其中，所述第二流体循环装置还包括第二流量控制部件，所述第二流量控制部件被设置在所述第二流体循环管线中的所述泵的下游区域，从所述泵排出的所述第二流体被供应至所述第二流量控制部件，

7.一种氢供应方法，其包括

8.根据权利要求7所述的氢供应方法，其中，所述第(2-1)流体循环操作还包括在所述第二流体流入所述储氢器之前，在热能装置中加热或冷却从所述第二热交换器排出的所述第二流体。

9.根据权利要求7所述的氢气供应方法，其还包括：

10.根据权利要求9所述的氢供应方法，其还包括：

11.根据权利要求10所述的氢供应方法，其中所述第(2-1)流体循环操作和所述第(2-2)流体循环操作在时序上彼此分开进行。

12.根据权利要求10所述的氢供应方法，其中，所述第(2-1)流体循环操作和所述第(2-2)流体循环操作在时序上相互重叠地进行的。

13.根据权利要求10所述的氢供应方法，其还包括：

14.根据权利要求13所述氢供应方法，其还包括：

15.根据权利要求13所述的氢供应方法，其中，在所述氢吸附操作中，所述储氢器中的氢量增加。

16.根据权利要求13所述的氢供应方法，其中，在所述储氢器加热操作中，所述储氢器的温度升高，并且所述储氢器中的氢量恒定。

17.根据权利要求14所述的氢供应方法，其中，在所述氢解吸操作中，所述储氢器中的氢量减少。

18.根据权利要求14所述的氢供应方法，其中，在所述储氢器冷却操作中，所述储氢器的温度降低，并且所述储氢器中的氢量恒定。

19.根据权利要求13所述的氢供应方法，其中，在所述氢吸附操作中，流入所述储氢器的所述第二流体在所述第二热交换器中与在所述第(1-2)流体循环操作中循环的所述第一流体进行热交换，然后流入所述储氢器，并且

20.根据权利要求14所述氢供应方法，其中，在所述氢解吸操作中，流入所述储氢器的所述第二流体在所述第二热交换器中与在所述第(1-1)流体循环操作中循环的所述第一流体进行热交换，然后流入所述储氢器，并且

技术总结一种氢供应方法，其包括第(1‑1)流体循环操作，其中第一流体通过第一流体循环管线依次循环通过将第一流体和外部流体在它们之间进行热交换的第一热交换器、控制第一流体的流量的第一流量控制部件、压缩机、第一流量控制部件、第二热交换器，以及膨胀部件。该氢供应方法还包括第(2‑1)流体循环操作，其中第二流体循环通过第二流体循环管线，第二流体通过该第二流体循环管线进行循环并在第二热交换器中与第一流体进行热交换。技术研发人员：郑淏永,金渊浩,朴智慧受保护的技术使用者：现代自动车株式会社技术研发日：技术公布日：2024/5/12