本技術(shù)涉及氫氣處理，特別是涉及一種液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)及其處理方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源短缺及環(huán)境問題日益凸顯，世界各國對低碳、清潔、可再生能源的發(fā)展利用迫在眉睫。氫能具有來源廣泛、應(yīng)用場景豐富、高熱值、零碳排放、可再生的特點(diǎn)，被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉础Ｄ壳皻淠芤褟V泛應(yīng)用于交通、工業(yè)、電子及建筑等領(lǐng)域，同時，氫能還可作為能源儲備解決能源危機(jī)問題，因此氫能產(chǎn)業(yè)將迎來巨大的發(fā)展契機(jī)。氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括氫的制取、儲存、運(yùn)輸以及應(yīng)用，其中氫的儲運(yùn)是連接氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是目前氫能高效儲運(yùn)、規(guī)?；玫闹饕款i。氫能的儲運(yùn)方式有高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫以及金屬氫化物儲氫等，其中低溫液態(tài)儲氫具有質(zhì)量儲氫密度大、加注效率高、安全性好等優(yōu)勢，是未來較理想的儲氫技術(shù)。

2、液氫的沸點(diǎn)極低，儲運(yùn)過程中不可避免地存在汽化損失，當(dāng)氫氣汽化積聚到一定壓力，需要通過安全閥等裝置進(jìn)行排放，以免對液氫瓶的安全造成影響，因此液態(tài)儲氫對存儲裝置如液氫儲瓶的可靠性要求較高，對汽化氫氣的排放壓力和速率等也提出了較高的要求，需要在一定的合理壓力區(qū)間排空氫氣?，F(xiàn)有技術(shù)中部分會采取對液氫儲瓶汽化的氫氣直接排空的方式，但是在密閉或通風(fēng)不暢的場所，容易造成氫氣的積聚，帶來爆炸等風(fēng)險隱患。同時，研究表明，氫氣可以與平流層中的臭氧發(fā)生反應(yīng)，破壞臭氧層，并且氫氣會與空氣中的羥基自由基反應(yīng)，導(dǎo)致與大氣中甲烷反應(yīng)的羥基自由基減少，使得溫室效應(yīng)加劇。也有現(xiàn)有技術(shù)采用液氫回收系統(tǒng)，液氫回收系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)化模塊和儲存模塊，汽化氫氣經(jīng)過轉(zhuǎn)化模塊重新變成液氫，并收集在儲存模塊中，降低液態(tài)氫氣的蒸發(fā)損失，該技術(shù)雖然可以解決空排氫氣直接進(jìn)入大氣的問題，但是所需設(shè)備復(fù)雜、操作繁瑣，成本高，難以大面積推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要提供一種液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)。本發(fā)明的液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，能耗少，可基于目標(biāo)氫氣濃度進(jìn)行氫氣路和空氣路出氣量調(diào)控，實(shí)現(xiàn)液氫儲瓶汽化氫氣的有效處理，避免氫氣直接排放帶來的氫氣積聚等風(fēng)險，同時減少氫氣排放，避免影響大氣環(huán)境，兼具經(jīng)濟(jì)性、安全性和環(huán)保性。

2、本技術(shù)一實(shí)施例提供了一種液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)。

3、一種液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)，包括液氫儲瓶、汽氫壓力檢測部件、排氫控制閥門、氫氣儲氣容器、消氫反應(yīng)器以及空氣進(jìn)氣管道，所述液氫儲瓶通過消納管道與所述氫氣儲氣容器、所述消氫反應(yīng)器依次順序連接，所述液氫儲瓶用于儲存液體氫氣，所述氫氣儲氣容器用于儲存汽化的氣態(tài)氫氣，所述汽氫壓力檢測部件與所述排氫控制閥門設(shè)置在所述消納管道上且位于所述液氫儲瓶與所述氫氣儲氣容器之間，所述空氣進(jìn)氣管道的一端連接在所述消納管道上位于所述氫氣儲氣容器與所述消氫反應(yīng)器之間的位置，所述空氣進(jìn)氣管道用于向所述消氫反應(yīng)器內(nèi)輸入空氣以實(shí)現(xiàn)氧氣與氫氣進(jìn)行消氫反應(yīng)。

4、在其中一些實(shí)施例中，所述液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)還包括儲氫壓力檢測部件，所述儲氫壓力檢測部件設(shè)置在所述消納管道上且位于所述氫氣儲氣容器與所述消氫反應(yīng)器之間，所述儲氫壓力檢測部件靠近于所述氫氣儲氣容器的出氣端。

5、在其中一些實(shí)施例中，所述液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)還包括脈寬比例閥，所述脈寬比例閥設(shè)置在所述消納管道上且位于所述氫氣儲氣容器與所述消氫反應(yīng)器之間，所述脈寬比例閥靠近于所述氫氣儲氣容器的出氣端。

6、在其中一些實(shí)施例中，所述液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)還包括氫氣濃度檢測部件，所述氫氣濃度檢測部件設(shè)置在所述消納管道上且位于所述氫氣儲氣容器與所述消氫反應(yīng)器之間，所述氫氣濃度檢測部件靠近于所述消氫反應(yīng)器的進(jìn)氣端。

7、在其中一些實(shí)施例中，所述液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)還包括消氫進(jìn)口壓力檢測部件，所述消氫進(jìn)口壓力檢測部件設(shè)置在所述消納管道上且位于所述氫氣儲氣容器與所述消氫反應(yīng)器之間，所述消氫進(jìn)口壓力檢測部件靠近于所述消氫反應(yīng)器的進(jìn)氣端。

8、在其中一些實(shí)施例中，所述液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)還包括消氫器溫度檢測部件，所述消氫器溫度檢測部件連接于所述消氫反應(yīng)器。

9、在其中一些實(shí)施例中，所述液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)還包括換熱器，所述換熱器設(shè)置在所述消納管道上且位于所述消氫反應(yīng)器的出氣端。

10、在其中一些實(shí)施例中，所述液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)還包括阻火器，所述阻火器設(shè)置在所述消納管道上且位于所述氫氣儲氣容器與所述消氫反應(yīng)器之間。

11、在其中一些實(shí)施例中，所述液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)還包括空氣濾清器，所述空氣濾清器設(shè)置在所述空氣進(jìn)氣管道上。

12、在其中一些實(shí)施例中，所述液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)還包括流量檢測部件，所述流量檢測部件設(shè)置在所述空氣進(jìn)氣管道上。

13、在其中一些實(shí)施例中，所述液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)還包括抽氣泵，所述抽氣泵設(shè)置在所述空氣進(jìn)氣管道上。

14、在其中一些實(shí)施例中，所述液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)還包括安全閥以及安全管道，所述安全管道連接在所述消納管道上位于所述液氫儲瓶與所述氫氣儲氣容器之間的位置，所述安全閥連接于所述安全管道。

15、本技術(shù)一實(shí)施例還提供了一種液氫儲瓶空排氫氣消納處理方法。

16、一種液氫儲瓶空排氫氣消納處理方法，采用上述的液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)，包括如下步驟：

17、控制液氫儲瓶儲存液體氫氣，控制汽氫壓力檢測部件檢測所述液氫儲瓶內(nèi)的壓力并得到壓力值p1，當(dāng)壓力值p1≥預(yù)設(shè)壓力值p時，控制排氫控制閥門開啟，以實(shí)現(xiàn)部分氣態(tài)氫氣進(jìn)入氫氣儲氣容器內(nèi)；

18、按照預(yù)設(shè)間隔時間控制所述氫氣儲氣容器內(nèi)的氣態(tài)氫氣進(jìn)入消氫反應(yīng)器內(nèi)，控制空氣進(jìn)氣管道向所述消氫反應(yīng)器內(nèi)輸入空氣以實(shí)現(xiàn)氧氣與氫氣進(jìn)行消氫反應(yīng)，其中，輸入的空氣的體積與氣態(tài)氫氣的體積比為不小于2.7。

19、在其中一些實(shí)施例中，所述液氫儲瓶空排氫氣消納處理方法還包括如下步驟：

20、控制消氫器溫度檢測部件檢測所述消氫反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度t1，當(dāng)反應(yīng)溫度t1≥預(yù)設(shè)溫度t時，控制開啟換熱器以對所述消氫反應(yīng)器進(jìn)行換熱降溫。

21、上述液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)，能夠應(yīng)用于液氫儲氫供氫領(lǐng)域，采用催化劑催化氫氧反應(yīng)的消氫成熟技術(shù)路線，消納處理液氫瓶長期存放或運(yùn)行過程中帶來的氫氣汽化超壓排放問題，既可以保護(hù)大氣環(huán)境，又可以避免氫氣空排帶來的氫氣積聚爆炸風(fēng)險，同時，相較于目前液氫儲瓶汽化氫氣的回收方案，本技術(shù)具有所用設(shè)備少、操作控制簡單、能耗少的優(yōu)點(diǎn)。

22、上述液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、安全友好、高效長久，本技術(shù)的消氫核心是攜帶pd、pt基催化劑的消氫反應(yīng)器，通過控制一定氫氣濃度的氫氣、氧氣混合氣體進(jìn)入消氫反應(yīng)器，在催化劑的作用下進(jìn)行氫氧化學(xué)反應(yīng)并生成水，可以實(shí)現(xiàn)氫氣的有效消納處理，液氫儲瓶空排的氫氣可進(jìn)行消納處理，并基于目標(biāo)混氫濃度進(jìn)行消氫控制，從而實(shí)現(xiàn)氫氣的緩慢、安全、穩(wěn)定處理，避免較高濃度氫氣直接排放至空氣。

23、本技術(shù)的液氫儲瓶空排氫氣消納處理系統(tǒng)，相比于傳統(tǒng)技術(shù)，具備如下有益效果：

24、（1）液氫儲瓶空排的氫氣經(jīng)過消氫系統(tǒng)消納處理后，氫氣濃度可降至100ppm水平，是氫氣爆炸下限值的1/400，實(shí)現(xiàn)氫氣的有效處理。

25、（2）氫氣儲氣容器實(shí)現(xiàn)對空排氫氣的暫緩儲存，再通過后端的脈寬比例閥調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)氫氣的持續(xù)緩慢釋放，避免消氫間歇開啟導(dǎo)致消氫反應(yīng)器溫度的波動。

26、（3）通過脈寬比例閥占空比和抽氣泵轉(zhuǎn)速控制，實(shí)現(xiàn)基于目標(biāo)混氫濃度的混氫的均勻性。

27、（4）控制換熱器在消氫溫度大于一定閾值時開啟，防止消氫反應(yīng)后的氣體溫度過高對設(shè)備造成影響，溫度在合理閾值范圍內(nèi)換熱器不開啟，可減少能耗。

28、（5）設(shè)置安全閥可以實(shí)現(xiàn)在緊急情況下例如起火、劇烈碰撞等情況下進(jìn)行液氫儲瓶的直接泄壓，避免安全事故。