一种液氢回收系统的制作方法

本发明涉及液氢零蒸发储存，具体涉及一种可移动液氢回收装置。

背景技术：

1、氢能作为高效、分布广泛、具有巨大应用前景的新能源，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。氢能具有热值大、无毒和无污染等特点，是实现能源绿色低碳转型的重要载体。

2、低温液态储氢通过氢液化循环将氢气以液态形式存储，储氢密度大，安全性相对较好，是优质的储氢选择。目前氢液化循环主要有linde-hampson系统、claude系统、j-t节流液化循环、氦制冷的氢液化循环和氢膨胀制冷的氢液化循环等方式，但是氢气液化能耗非常大，需要经过压缩、预冷、热交换、涡轮机膨胀、节流阀膨胀等过程，所消耗的能量约为15.2kwh/kg，这个值几乎是氢气燃烧所产生低热值的一半。为了减少液氢损失，保证液氢储存的经济性与安全性，如何安全高效甚至于实现零蒸发储存液氢一直都是研究的一个重要方向。氢气液化后由液氢储罐存储，液氢存储既有常规外绝热、高真空绝热、真空粉末绝热、高真空多层绝热和低温冷屏绝热等被动抑制液氢蒸发的隔热手段，也有通过制冷机耗能提供冷量来进行热量转移的主动液氢零蒸发存储技术。目前氢液化装置与液氢储罐之间，仅仅是简单的物理管路连接，另外由于液氢沸点低、易蒸发的物性特点，液氢长时间存储始终面临着罐内氢气蒸发增压以及气态氢泄漏的风险，存在一定的安全隐患。

3、申请号为cn116123816a的专利文件公开了一种氢液化及零蒸发存储系统，该系统将氦制冷回路的低温氦气通过可调制冷单元制冷后引入液氢储罐中，并通过低温氦气螺旋管路实现对储罐内液氢过冷度控制以及液氢闪蒸气的再冷凝。申请号为cn216202458u公开了一种零蒸发液氢储罐，储罐在内胆上设置有制冷机和冷凝器，能将蒸发出的氢蒸汽吸取到制冷机所在区域，由于制冷机与冷凝器相固定，因此吸取过去的氢蒸汽与冷凝器接触后就会被捕捉液化成液氢，然后靠液氢的重力滴落回液面，实现液氢零蒸发。多数专利都需要额外布置主动式制冷装置及管路，增加了设备和运行成本。因此减少蒸发氢气主动式冷却技术回收成本，是目前液氢回收领域急需解决的问题，具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种无需外部冷源实现最大化回收液氢的液氢回收系统。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

3、一种液氢回收系统，包括：

4、转化模块，所述转化模块包括引射器、耐压壳体以及封装在耐压壳体中的仲-正氢转化盘管；在所述仲-正氢转化盘管内部填充有仲-正氢转化催化剂；所述仲-正氢转化盘管有两个入口和一个出口；所述耐压壳体具有一个入口和一个出口，所述引射器连接在所述耐压壳体的出口上；

5、储存模块，所述储存模块包括液氢回收罐以及安装在液氢回收罐内的液氢泵；通过转化模块将目标液氢储罐的蒸发氢气再次液化并收集在储存模块中；

6、所述仲-正氢转化盘管的两个入口分别与目标液氢储罐排气口和所述液氢回收罐的排气口连接；所述仲-正氢转化盘管的出口与所述引射器的引射口连接；所述耐压壳体的入口与所述液氢泵连接，所述耐压壳体的出口与所述引射器入口连接，所述引射器的出口连接所述液氢回收罐的进液口。

7、仲-正氢转化盘管内部填充有仲-正氢转化催化剂，通过仲-正氢转化，对氢气进行液化，之后将液化后氢产物收集至储存模块中，既解决了液氢储罐漏热，容器内增压爆炸造成的安全隐患问题，又利用了转化释放的冷量液化氢气，减少额外冷量输入，降低能耗。

8、所述引射器包括收缩形喷嘴、混合室和扩散器，所述收缩形喷嘴通常由一个小孔构成，通过控制进口流体的速度和压力实现流体引射，所述混合室将进口流体和主流体混合，通过充分能量交换，达到所需压力和混合效果，所述扩散器为文丘里管形状，将流体充分混合，并将动能重新转换为压力能；高速高能液氢流体通过所述引射器入口进入所述收缩形喷嘴，射流经所述收缩形喷嘴迸入所述混合室，由于喷嘴截面积变小，流速增加，压力变小，在所述混合室内形成一个低压区域，这个低压区域会吸引低压液氢流体进入所述引射器混合室，由于受到高压流体冲击和搅拌，两股流体混合，最终从扩散器中流出，通过管道流入所述液氢回收罐。

9、进一步的，所述仲-正氢转化盘管为多层蛇形结构。多层蛇形结构延长了仲-正氢转化经过的路径，冷量释放更加充分，曲形特性可以有效地降低管道的阻力，提高传输效率。

10、进一步的，移动模块包括底盘和滚轮，底盘用于安装承载所述转化模块和储存模块，所述滚轮可以实现装置整体移动，减少液氢回收铺设大量管道和安装复杂昂贵设备的成本，通过可移动式和可拆卸结构，保证系统快速移动，连续工作，提高工作效率。

11、进一步的，所述仲-正氢转化盘管内部填充有仲-正氢转化催化剂，通过仲-正氢转化，对氢气进行液化，之后将液化后氢产物收集至储存模块中，既解决了液氢储罐漏热，容器内增压爆炸造成的安全隐患问题，又利用了转化释放的冷量液化氢气，减少额外冷量输入，降低能耗。

12、进一步的，所述阻尼板束由定滑轮、定长绳索和低重心防波板构成，所述定滑轮和低重心防波板通过所述定长绳索连接；所述定滑轮改变力的方向，所述低重心防波板抵御液体冲击，所述定长绳索固定器具，传递拉力，整体结构保证液面平稳、降低液体内壁损害和减少液氢蒸发热产生。

13、进一步的，所述耐压壳体入口连接有分布式构型喷头，所述分布式构型喷头为莲花形分流结构，数量为2个，保证液氢均匀进入耐压壳体，减少空间内温升不均匀对低温环境造成的影响，从而为仲-正氢转化提供稳定的低温环境。

14、进一步的，所述低重心防波板为下重上轻的结构，底部为圆形，竖立状态下，重心与液氢回收罐底部接触点距离最近，始终在转动时重心最低；有外力作用时，重力的作用线偏离支点，重力对支点产生力矩，即抵抗力矩，由于所述低重心防波板倾斜的角度不断增大，重力作用线的偏移量随之增大，抵抗力矩也随之增大，最终实现和外力力矩的平衡，从而抵抗外力干扰，达到保证液面平稳，减少液氢蒸发热的产生。

15、进一步的，所述仲-正氢转化催化剂为孔状催化剂，可以是金属催化剂如钯、铑、铱或有机催化剂如卡宾、亚胺等，催化仲氢在低温下无能耗转化为正氢的固态颗粒物，但不限于上述种类。

16、进一步的，所述转化模块和储存模块连通管道皆设置有开关阀门。

17、进一步的，所述回收储罐为正氢为主的可拆卸型储罐，由液氢蒸气冷屏和外部保温层构成，所述液氢蒸气冷屏为罐体提供冷屏障，且无需额外布置冷屏设备，所述外部保温层为罐体提供绝热保温保护作用。

18、有益效果

19、1、通过仲-正氢转化释冷原理，利用转化释放的冷量对液氢蒸气进行液化，然后收集至液氢回收罐中，最大化回收液氢；仲-正氢转化器盘管左侧管路设计成多层蛇形结构，延长了仲-正氢转化经过的路径，冷量释放更加充分，曲形特性可以有效地降低管道的阻力，提高传输效率；转化模块自身提供低温液氢流体，提供仲-正氢转化时低温环境，内设分布式构型喷头，分布式构型喷头创新性地采用荷花形结构，三维分层输送形式，使进入的液氢流体空间分布均匀，保证耐压壳体内温升均匀，减少冷量耗散；

20、2、阻尼板束通过低重心防波板、定滑轮和定长绳索的组合，减缓液体冲击，保证液面平稳，减少液氢蒸发热的产生，最左和最右防波板作为第一冲击面抵御液体冲击，进一步减少对容器内壁的损害；

21、3、本系统通过移动式装置和可拆卸结构，减少液氢回收铺设大量管道和安装复杂昂贵设备的成本，保证系统快速移动，连续工作，提高工作效率。