技術(shù)特征：

1.一種多能互補(bǔ)的源頭脫碳、制氫與儲(chǔ)氫一體化的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括可再生能源發(fā)電系統(tǒng)(1)和電解水制氫系統(tǒng)(2)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括化學(xué)鏈脫碳制氫儲(chǔ)氫一體化系統(tǒng)(3)，所述化學(xué)鏈脫碳制氫儲(chǔ)氫一體化系統(tǒng)(3)包括燃料反應(yīng)器(31)、制氫反應(yīng)器(32)、儲(chǔ)氫單元(33)和氧化放熱反應(yīng)器(34)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多能互補(bǔ)的源頭脫碳、制氫與儲(chǔ)氫一體化的系統(tǒng)，其特征在于，所述氧化放熱反應(yīng)器(34)還與所述燃料反應(yīng)器(31)連接，所述燃料反應(yīng)器(31)輸出的第一固體氧化物在所述氧化放熱反應(yīng)器(34)內(nèi)氧化為所述氧載體后輸出至所述燃料反應(yīng)器(31)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多能互補(bǔ)的源頭脫碳、制氫與儲(chǔ)氫一體化的系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料反應(yīng)器(31)與所述氧化放熱反應(yīng)器(34)之間、所述制氫反應(yīng)器(32)與所述氧化放熱反應(yīng)器(34)之間均設(shè)有旋風(fēng)分離器，所述旋風(fēng)分離器用于分離所述氧化放熱反應(yīng)器(34)輸出的所述氧載體中的空氣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多能互補(bǔ)的源頭脫碳、制氫與儲(chǔ)氫一體化的系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)氫單元(33)上可分離連接有釋氫單元，所述釋氫單元與所述儲(chǔ)氫單元(33)連接形成一體化儲(chǔ)氫釋氫單元，所述釋氫單元采用水蒸氣和所述儲(chǔ)氫單元(33)輸出的所述第一固體氧化物進(jìn)行氧化還原反應(yīng)生成氫氣和第二固體氧化物；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多能互補(bǔ)的源頭脫碳、制氫與儲(chǔ)氫一體化的系統(tǒng)，其特征在于，所述制氫反應(yīng)器(32)和所述釋氫單元上均連接有蒸汽發(fā)生器，所述蒸汽發(fā)生器利用所述制氫反應(yīng)器(32)或所述釋氫單元產(chǎn)生的熱能將水液轉(zhuǎn)換為水蒸氣。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多能互補(bǔ)的源頭脫碳、制氫與儲(chǔ)氫一體化的系統(tǒng)，其特征在于，所述可再生能源發(fā)電系統(tǒng)(1)產(chǎn)生電能采用的可再生能源包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮芎蜕锬苤械娜我庖环N。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多能互補(bǔ)的源頭脫碳、制氫與儲(chǔ)氫一體化的系統(tǒng)，其特征在于，所述電解水制氫系統(tǒng)(2)為質(zhì)子交換膜電解水制氫系統(tǒng)、中高壓電解水制氫系統(tǒng)和固體氧化物電解制氫系統(tǒng)中的任意一種，所述電解水制氫系統(tǒng)(2)包括水輸入管路、氧氣輸出管路、兩個(gè)氫氣輸出管路和多個(gè)電解槽，其中一個(gè)所述氫氣輸出管路與所述燃料反應(yīng)器(31)連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多能互補(bǔ)的源頭脫碳、制氫與儲(chǔ)氫一體化的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括監(jiān)測(cè)與調(diào)控系統(tǒng)(4)，所述監(jiān)測(cè)與調(diào)控系統(tǒng)(4)分別與所述可再生能源發(fā)電系統(tǒng)(1)、所述電解水制氫系統(tǒng)(2)和所述化學(xué)鏈脫碳制氫儲(chǔ)氫一體化系統(tǒng)(3)電連接，所述監(jiān)測(cè)與調(diào)控系統(tǒng)(4)用于依據(jù)發(fā)電需求、當(dāng)前發(fā)電量和氫氣需求調(diào)控所述電解水制氫系統(tǒng)(2)和所述化學(xué)鏈脫碳制氫儲(chǔ)氫一體化系統(tǒng)(3)的工作模式。

9.一種多能互補(bǔ)的源頭脫碳、制氫與儲(chǔ)氫一體化的方法，其特征在于，包括，采用權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的多能互補(bǔ)的源頭脫碳、制氫與儲(chǔ)氫一體化的系統(tǒng)進(jìn)行制氫儲(chǔ)氫，所述方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多能互補(bǔ)的源頭脫碳、制氫與儲(chǔ)氫一體化的方法，其特征在于，所述當(dāng)所述氫氣需求＞所述第一氫氣量時(shí)，通過所述燃料反應(yīng)器(31)和所述制氫反應(yīng)器(32)采用天然氣輔助制備氫氣，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種多能互補(bǔ)的源頭脫碳、制氫與儲(chǔ)氫一體化的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)包括可再生能源發(fā)電系統(tǒng)、電解水制氫系統(tǒng)和化學(xué)鏈脫碳制氫儲(chǔ)氫一體化系統(tǒng)，化學(xué)鏈脫碳制氫儲(chǔ)氫一體化系統(tǒng)包括燃料反應(yīng)器、制氫反應(yīng)器、儲(chǔ)氫單元和氧化放熱反應(yīng)器。燃料反應(yīng)器與電解水制氫系統(tǒng)連接，氧載體與電解水制氫系統(tǒng)輸出的過剩氫氣在燃料反應(yīng)器中逆流接觸并進(jìn)行氧化還原反應(yīng)生成第一固體氧化物和水蒸氣。儲(chǔ)氫單元將氫氣以所述第一固體氧化物的形式存儲(chǔ)，氧化放熱反應(yīng)器與制氫反應(yīng)器和所述燃料反應(yīng)器連接。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)能夠通過多能源互補(bǔ)方式實(shí)現(xiàn)削峰填谷、平抑可再生能源波動(dòng)性,保證間歇性可再生能源的穩(wěn)定輸出。

技術(shù)研發(fā)人員：劉啟斌,劉泰秀,隋軍,劉凱,方宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15