CN110219711A - 有机溶剂氢能发电*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机溶剂氢能发电***，包括至少一台发电气缸、蓄热器和蓄冷器，发电气缸的缸体外部缠绕发电线圈，缸体的内部设有永磁结构的上活塞和下活塞，上活塞和下活塞将缸体分为可伸缩的氢气腔、氮气腔和有机溶剂蒸汽腔。氢气腔的上部设有格栅，格栅的上部装有金属储氢材料，有机溶剂蒸汽腔下部装有有机溶剂和换热盘管。上端盖的氢气出口分别连接到蓄热器和蓄冷器，蓄热器和蓄冷器连接到氢气入口。下端盖有机溶剂出口连接到蓄热器和蓄冷器，蓄热器和蓄冷器连接到有机溶剂入口。本发明通过内装可移动永磁结构上、下活塞发电气缸，以氢气和有机溶剂为工作介质，使缸体外部缠绕的发电线圈发电，充分利用了大自然的能量，有利于节能减排和创造经济效益。

Description

有机溶剂氢能发电***

技术领域

本发明属于能量综合利用技术领域，涉及一种有机溶剂氢能发电***。

背景技术

自然界充满着无限的常温能源，空气、海水等无限量的常温能源，具有开发潜力。地球上的能源绝大部分来自于太阳，在能源日益紧缺的今天，新的可再生绿色洁净发电技术日益受到重视。现在新能源中，水能和风能发电技术应用较为普遍，技术也较为成熟。水电开发潜力不大，而风力又过于分散，只能在一些特定区域有用，而且水能和风能发电装置投入很大，占地面积广。空气能已逐步进入人们的视野中，目前空气能热水器也得到了普遍应用，其原理就是利用空气中的热能，通过热泵加热水。但是利用空气能发电的技术非常少，技术不够成熟，难以推广应用。

授权公告号为CN202055876U，授权公告日为2011年11月30日的中国实用新型专利公开了一种新能源太阳能热力超临界低温空气能发电装置。包括吸热器、膨胀发电机组、回热器、冷却器、增压泵、制冷机及其管道附件及检测和控制装置，密闭***内有氮气或混合工质。工质经吸热器成为高压超临界流体，经膨胀发电机组做功发电成为临界状态工质，经回热器、冷却器冷凝，由增压泵压入回热器换热再进吸热器吸热形成封闭循环发电***。它也可以用于余热废热地热等中低温热源发电，工质用二氧化碳或混合工质。该实用新型专利能够将空气能转化成推动发电机组转动的动能，但是因冷却器冷凝需要耗能，其***能量转换率变低，发电机发电量较小，实际推广价值有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机溶剂氢能发电***，以氢气、氮气和有机溶剂等为循环工质，利用金属储氢材料的吸氢/放氢特性产生的压力差，推动永磁活塞上下运动，使发电气缸外部发电线圈发电，充分利用大自然能量，有利于节能减排和创造经济效益。

本发明的技术方案是：

一种有机溶剂氢能发电***，所述***包括至少一台发电气缸、蓄热器和蓄冷器，所述发电气缸包括上端盖、下端盖和缸体，所述缸体设有氮气进口和氮气出口，缸体的外部缠绕发电线圈，所述发电线圈连接到外部电网和/或蓄电池。所述缸体的内部设有永磁结构的上活塞和下活塞，所述上活塞和下活塞将缸体分为可伸缩的氢气腔、氮气腔和有机溶剂蒸汽腔。所述上端盖设有氢气入口和氢气出口，所述下端盖设有有机溶剂出口、有机溶剂入口。所述氢气腔的上部设有格栅，格栅的上部装有金属储氢材料，所述有机溶剂蒸汽腔下部装有有机溶剂，有机溶剂层设有换热盘管。所述氢气出口分别连接到蓄热器和蓄冷器，连接管路设有阀门，所述蓄热器和蓄冷器通过氢气循环泵连接到氢气入口，蓄热器和蓄冷器出口分别设有阀门。所述有机溶剂出口分别连接到蓄热器和蓄冷器，连接管路设有阀门，蓄热器和蓄冷器通过有机溶剂循环泵连接到有机溶剂入口，蓄热器和蓄冷器出口分别设有阀门。

所述蓄热器和蓄冷器替换为换热中心，所述发电气缸为至少两台。所述氢气出口连接到换热中心，连接管路设有阀门，所述换热中心通过氢气循环泵连接到氢气入口，换热中心出口管路设有阀门。所述有机溶剂出口连接到换热中心，连接管路设有阀门，换热中心通过有机溶剂循环泵连接到有机溶剂入口，换热中心出口管路设有阀门。

所述有机溶剂可以是单一的物质，也可以是多种物质的混合物。所述有机溶剂为有机物、无机物或有机物和无机物的混合物。

所述金属储氢材料包括但不限于稀土系金属储氢材料，也可以是多种物质的混合物，金属储氢材料至少应为1倍的当量（1倍的当量是指金属储氢材料在整个一个完整工序循环内单次吸氢饱和时的所需最少金属储氢材料的量），但也可以为多倍当量，以增加吸放氢的速度。允许金属储氢材料和/或包括但不限于氢气的循环介质中增加固体、液体、气体物质，起催化剂作用，从而稳定地增加吸放氢速度，或提高金属储氢材料吸氢的百分比或金属储氢材料放氢的百分比，或改变金属储氢材料的P-C-T曲线。

所述***设有氮气保护罩，所述氮气保护罩设有可燃气体报警器和氮气稳压罐。氮气保护罩加装内保温或外保温或内外保温，设备加装外保温或夹层保温，管道加装内保温或外保温或内外保温。

所述氮气稳压罐有三种结构，分别为常规结构、水平结构和吊顶结构。采用水平结构时浮体增加包括但不限于弹簧的必要装置一方面能保证氮气稳压罐内压力波动时浮体的左右自由移动，另一方面能保证浮体的左右的压力均为大气压力。采用吊顶结构时，所述氮气稳压罐内的浮体增加包括但不限于弹簧的必要装置，浮体的重量全部压在弹簧上，弹簧一方面能保证氮气稳压罐内压力波动时浮体的上下自由移动，另一方面能保证氮气稳压罐内的内外压力均为大气压力。浮体与氮气稳压罐内壁严格密封，保证内部气体无泄漏。随着气体排出过程中浮体跟随变化，以确保氮气稳压罐内压力为0.1MPa附近或高于0.1MPa。尽可能使氮气稳压罐内的浮体保持平稳，减少不必要的能量损耗。

所述换热中心采用循环介质与加热介质间壁或非间壁换热，加热介质包括但不限于空气、烟气、海水、河水、湖水、气体加热介质、液体加热介质、固体加热介质、气液固之间二二混合或三相混合加热介质。金属储氢材料采用的高压或低压循环介质包括氢气但不限于氢气，直接进入金属储氢材料进行加热或移热，或采用电、电磁或内部加热的方式，或采用外加热的方式，或同时采用内外加热的方式，循环介质为氢气或其他稳定介质，循环介质可以是气体、液体、固体，或气液固之间二二混合或三相混合循环介质，直接进入金属储氢材料进行加热或移热。对金属储氢材料吸氢时放出的反应热，采用换热循环介质进行移热，换热循环介质包括但不限于氢气。对金属储氢材料放氢时需要的反应热，采用换热循环介质进行加热，外界的热量直接带入金属储氢材料，加热循环介质包括但不限于氢气。

所述有机溶剂氢能发电装置应用于发电厂发电，也可以用于汽车发动机驱动汽车行驶，或用于手机、家用电器等设备的动力芯片，给以上设备提供动力能源，汽车使用时给汽车提供动力，供汽车行驶，汽车停在停车位时，有机溶剂氢能发电装置继续工作发电，所发电通过倒充电桩发电上网。手机、家用电器使用时给手机、家用电器提供电能，供手机、家用电器使用，不使用手机、家用电器时连上电网，继续发电进行倒充电，由于安装在汽车、手机、家用电器上的有机溶剂氢能发电装置能提供能量，因此在以上设备附近可以安装云计算微型站、大数据平台基站、通讯微型基站，使信息传递更快捷更方便。所述汽车具备物流和移动基站功能，汽车之间的信息传递通过光纤或车载基站实现。停车场每个汽车停车位附近跟能联网组成管廊，形成但不限于互联网、物联网，实现快递物流或各种气体，例如氢气、二氧化碳、惰性气体等的输送，管廊中设置电缆、光纤，进行能量和信息传递。能联网可以是单个管廊，管廊设置有电缆、光纤，进行能量和信息传递，将汽车和家用设备产生的电能传递出去。管廊同时设置有氢气、二氧化碳和惰性气体等的输送管路，其中氢能源可以以气氢、压缩气氢、液氢、金属储氢材料的形式进行管路输送，光纤可以输送信息***，物流传递装置在管廊中进行包裹、信函等的传递。或管廊内只是有光缆和光纤进行简单的能量和信息传递。

一种有机溶剂氢能发电***的发电方法，所述发电方法步骤如下：工序1，为发电工序，接通发电线圈，打开氮气入口管路阀门，常压的氮气从发电气缸的氮气进口进入发电气缸的氮气腔。在大气压的作用下推动上活塞向上移动。随着上活塞持续上移，上活塞上部的氢气腔的压力由放氢压力逐渐增大到吸氢压力，温度上升到吸氢温度，同时上活塞移动切割发电气缸外设的发电线圈发电。此时金属储氢材料开始吸氢并放出热量，直至金属储氢材料将氢气吸收完全，吸氢过程中放出的热量通过氢气储存在蓄热器中。

工序2，也为发电工序，保持发电线圈接通，关闭发电气缸的氮气进口阀门，打开氮气出口阀门，并打开蓄热器的有机溶剂进出口阀门，加热有机溶剂气化产生大于常压的有机蒸汽，推动下活塞向上移动，将氮气从氮气出口排出，直至将氮气全部排出，下活塞移动切割发电线圈发电。

工序3，为非发电工序，断开发电线圈，关闭发电气缸的氮气进口阀门和氮气出口阀门，打开蓄冷器的有机溶剂进出口阀门，打开蓄热器的氢气进出口阀门。有机溶剂蒸汽开始冷凝，上活塞和下活塞同时向下移动，当氢气腔的压力变为放氢压力时，金属储氢材料开始放出氢气。有机溶剂蒸汽冷凝和金属储氢材料放氢同时进行，直至有机溶剂蒸汽冷凝结束，金属储氢材料放氢结束。

重复以上工序1—工序3，进行发电。

金属储氢材料吸放氢时采用氢气直接进入金属储氢材料进行换热，利用氢气的流动载热进行换热，也可以在金属储氢材料内设置换热盘管，进行间壁换热。

活塞每分钟往复次数根据冲程数，工序数，活塞和发电气缸的尺寸，金属储氢材料当量可以任意设置，保证活塞和发电气缸之间有效润滑并严格密封。格栅能够让气体有效通过同时不让金属储氢材料散落到发电气缸内。

发电气缸的位置可以任意设置，包括但不限于水平、垂直和任意角度。多个发电气缸可以组合在一起，组合的位置、方式和角度均可以任意选择。

整个***允许从环境中取热，也允许向环境中散热，以满足换热时的热量匹配。允许在适当的时候，氢气腔内的金属储氢材料可以被有机溶剂替代，从而使发电气缸上下都是有机溶剂，也允许在适当的时候，有机溶剂腔内的有机溶剂可以被金属储氢材料替代，从而使发电气缸上下都是金属储氢材料，满足发电功能，进行发电。

金属储氢材料和有机溶剂的换热既可以采用直接换热，也可以采用间壁换热。有机溶剂采用氢气直接换热时，即氢气直接进入有机溶剂中换热，在循环换热氢气出口设置膜或分离器，防止有机溶剂的带出。允许上下活塞采用包括但不限于铝的轻质材料制作，以减轻活塞质量，在轻质材料上允许包裹永磁铁或者是永磁铁被轻质材料包裹。允许不设置换热中心，当不设置换热中心时就需要匹配合理的发电气缸数，使每一个发电气缸内金属储氢材料的吸放氢的热量与有机溶剂冷凝气化的热量完全匹配，采用金属储氢材料和有机溶剂不通过换热中心直接换热模式，即金属储氢材料吸氢放热时将热量传递给有机溶剂气化，有机溶剂冷凝时将热量传递给金属储氢材料放氢使用。这时既可以采用设置在有机溶剂或/和金属储氢材料内的氢气盘管间接换热，也可以采用氢气直接进入金属储氢材料或/和有机溶剂进行换热，允许在发电气缸壁上设置换热盘管，增加换热面积。如果发电气缸中的氢气或有机溶剂有泄露，允许在氮气保护罩上设置去除装置，将泄露的氢气或有机溶剂进行去除。允许发电气缸内外壁和活塞上下表面有绝热材料，或者是发电气缸夹层或活塞夹层内有绝热材料或中空，以减少散热。允许在金属储氢材料端和有机溶剂端加装防撞弹性材料，以使活塞可以快速回弹，增加非发电工序活塞的运行速度。在吸放氢的循环氢气之外，允许有换热循环氢气存在，换热循环氢气的量根据具体工艺要求进行调整，以满足换热速率和换热效率的需要。换热循环氢气可以在间壁换热盘管中循环，也可以直接进入金属储氢材料和/或有机溶剂中进行循环换热。

本发明有机溶剂氢能发电***通过内装可移动永磁结构上、下活塞发电气缸，以氢气、氮气和有机溶剂为工作介质，利用金属储氢材料的吸氢/放氢特性和挥发性有机溶剂的挥发特性，驱使上下活塞上下运动，使缸体外部缠绕的发电线圈产生感应发电，充分利用氢能源原理和大自然的能量，有利于节能减排和创造经济效益。将本发明有机溶剂氢能发电装置安装在发电厂发电，也可以用于汽车发动机驱动汽车行驶，或用于手机、家用电器等设备的动力芯片，给以上设备提供动力能源，可以利用其它自然物质所携带的能量，通过工质循环驱动氢气往复式活塞发电机发电，将大气压力转变为电能，进而驱动交通工具运行，实现绿色交通，实现节能减排。

附图说明

图1为本发明有机溶剂氢能发电***的流程示意图；

图2为本发明另一实施方案的流程示意图；

图3为本发明第三种实施方案的流程示意图；

图4为工序1的示意图；

图5为工序2的示意图；

图6为工序3的示意图。

其中：1—发电气缸、2—格栅、3—上活塞、4—下活塞、5—换热盘管、6—氢气循环泵、7—金属储氢材料层、8—氮气出口、9—阀门、10—氢气腔、11—氮气腔、12—有机溶剂蒸汽腔、13—有机溶剂、14—发电线圈、15—氮气进口、16—氮气保护罩、17—可燃气体报警器、18—氮气稳压罐、19—蓄热器、20—蓄冷器、21—有机溶剂循环泵、22—换热中心、31—氢气入口、32—氢气出口、34—有机溶剂出口、34—有机溶剂入口。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明有机溶剂氢能发电***如图1所示，包括发电气缸1、蓄热器19和蓄冷器20。发电气缸1包括上端盖、下端盖和缸体，缸体设有氮气进口15和氮气出口8，缸体的外部缠绕发电线圈14，发电线圈连接到外部电网。缸体的内部设有永磁结构的上活塞3、下活塞4，上活塞和下活塞将缸体分为可伸缩的氢气腔10、氮气腔11和有机溶剂蒸汽腔12。上端盖设有氢气出口31和氢气入口32，下端盖设有有机溶剂出口33、有机溶剂入口34。氢气腔10的上部设有格栅2，格栅的上部装有金属储氢材料7，金属储氢材料主要为氢化镧。有机溶剂蒸汽腔12下部装有有机溶剂13，有机溶剂主要为正丁烷和戊烷，正丁烷和戊烷的比例为1:1，有机溶剂层设有换热盘管5。氢气出口31分别连接到蓄热器19和蓄冷器20，连接管路设有阀门9，蓄热器19和蓄冷器20通过氢气循环泵6连接到氢气入口32，蓄热器19和蓄冷器20出口分别设有阀门9。有机溶剂出口33 分别连接到蓄热器19和蓄冷器20，蓄热器19和蓄冷器20通过有机溶剂循环泵21连接到有机溶剂入口34，蓄热器19和蓄冷器20出口分别设有阀门9。***设有氮气保护罩16，氮气保护罩16设有可燃气体报警器17和氮气稳压罐18。氮气保护罩16加装内保温或外保温或内外保温，设备加装外保温，管道加装内保温或外保温或内外保温。

发电气缸1的氢气出口通过氢气循环泵后分为两路，分别与蓄热器19和蓄冷器20的氢气入口连接，蓄热器19和蓄冷器20的氢气出口合并后与发电气缸1的氢气入口连接。发电气缸1的有机溶剂出口分别与蓄热器19和蓄冷器20的有机溶剂入口连接，蓄热器19和蓄冷器20的有机溶剂出口合并后通过有机溶剂循环泵21后与发电气缸1的有机溶剂入口连接。有机溶剂在发电气缸1的最底部，换热盘管浸泡在有机溶剂中，上、下活塞3、4可以在整个发电气缸中自由上下移动，上、下活塞为永磁体，金属储氢材料7通过格栅2限定在发电气缸1的顶部，氢气可以通过格栅2进出金属储氢材料7，方便金属储氢材料吸放氢气。上、下活塞的永磁铁在上下移动的过程中，切割磁力线使发电线圈14产生电流发电。***设有氮气保护罩16，氮气保护罩16包围在有机溶剂氢能发电***的外部，氮气保护罩16设有氮气稳压罐18和可燃气体报警器17。有机溶剂氢能发电装置一旦有氢气泄露，就会被可燃气体报警器17监测到，以便停机检修，保证安全。氮气稳压罐18可以安装在氮气保护罩16的任意位置，其作用是使氮气保护罩16里面的压力与大气压力相同，并且与大气环境有效隔绝。

有机溶剂氢能发电***工作过程如图4、5、6所示，有3个工序：

工序1，为发电工序，接通发电线圈14，如图4A所示，打开氮气进气阀门，0.1MPa的氮气从发电气缸1的下左侧的氮气进口15进入发电气缸，在大气压的作用下推动上活塞3向上移动，上活塞3上部的氢气压力为 0.02MPa，温度为-20℃，随着上活塞3持续上移，上活塞3上部的氢气压力由0.02MPa逐渐增大到0.1MPa，温度由-20℃变为20℃，同时上活塞3移动切割发电气缸外设的发电线圈发电，此时金属储氢材料7开始吸氢并放出热量，直至金属储氢材料将0.1MPa、20℃的氢气吸收完全，如图4B所示，吸氢过程中放出的热量储存在蓄热器19中。

工序2，也为发电工序，保持发电线圈14接通，如图5A所示，关闭发电气缸1的氮气进口阀门，打开氮气出口阀门，并打开蓄热器19的有机溶剂进出口阀门，在15℃下加热有机溶剂13气化产生大于0.1MPa的有机蒸汽，推动下活塞4向上移动，将氮气从发电气缸1的右上侧的氮气出口8排出，直至将氮气全部排出，如图5B所示。

工序3，为非发电工序，断开发电线圈14，如图6A所示，关闭发电气缸1的氮气进口阀门和氮气出口阀门，打开蓄冷器20的有机溶剂进出口阀门，打开蓄热器19的氢气进出口阀门。此时有机溶剂蒸汽开始在-15℃、0.02MPa下冷凝，上、下活塞同时向下移动，当氢气气缸10的压力变为0.02MPa时，金属储氢材料7开始放出-20℃、0.02MPa的氢气，如图6B所示，此时有机溶剂蒸汽冷凝和金属储氢材料放氢同时进行，直至有机溶剂蒸汽冷凝结束，金属储氢材料放氢也结束，如图6C所示。

循环重复以上工序1-工序3，进行发电。

金属储氢材料的吸氢压力为0.1MPa，吸氢温度20℃，放氢压力为0.02MPa，放氢温度为-20℃。有机溶剂在0.1MPa下的沸点为15℃，在0.1MPa下吸收蓄热器20℃的热量蒸发；有机溶剂在0.02MPa下的沸点为-15℃，在0.02MPa下吸收蓄冷器-20℃的冷量冷凝。热量通过蓄热器、蓄冷器内部换热平衡。

发电线圈14可以被有类似发电功能的装置所代替，只要能够稳定的输出电能即可。上活塞3、下活塞4和发电气缸1的尺寸可以根据工艺要求任意设置。

金属储氢材料7采用的金属储氢材料包括氢化镧但不限于稀土类金属储氢材料。金属储氢材料至少应为1倍的当量（1倍的当量是指金属储氢材料在整个一个完整工序循环内单次吸氢饱和时的所需最少金属储氢材料的量），也可以增加多倍当量，以增加吸放氢的速度。本实施例为50倍当量。金属储氢材料吸放氢时采用氢气直接进入金属储氢材料进行换热，利用氢气的流动载热进行换热，也可以在金属储氢材料内设置换热盘管，进行间壁换热。

活塞每分钟往复次数根据冲程数，工序数，活塞和发电气缸的尺寸，金属储氢材料当量可以任意设置，保证活塞和发电气缸之间有效润滑并严格密封。格栅2能够让气体有效通过同时不让金属储氢材料散落到发电气缸内。

发电气缸1的位置可以任意设置，包括但不限于水平、垂直和任意角度。多个发电气缸可以组合在一起，组合的位置、方式和角度均可以任意选择。

整个***允许从环境中取热，也允许向环境中散热，以满足换热时的热量匹配。允许在适当的时候，氢气气缸内的金属储氢材料可以被有机溶剂替代，从而使发电气缸上下都是有机溶剂，也允许在适当的时候，有机溶剂气缸内的有机溶剂可以被金属储氢材料替代，从而使发电气缸上下都是金属储氢材料，实施和上述类似的流程，满足发电功能，进行发电。

金属储氢材料和有机溶剂的换热既可以采用直接换热，也可以采用间壁换热。有机溶剂采用氢气直接换热时，在循环换热氢气出口设置膜或分离器，防止有机溶剂的带出。允许上下活塞采用铝制作，以减轻活塞质量，在铝基上允许包裹永磁铁或者是永磁铁被铝包裹。有机溶剂是以正丁烷和戊烷为主的共溶混合物。允许不设置换热中心，当不设置换热中心时就需要匹配合理的发电气缸数，使每一个发电气缸内金属储氢材料的吸放氢的热量与有机溶剂冷凝气化的热量完全匹配，采用金属储氢材料和有机溶剂不通过换热中心直接换热模式，即金属储氢材料吸氢放热时将热量传递给有机溶剂气化，有机溶剂冷凝时将热量传递给金属储氢材料放氢使用。这时既可以采用设置在有机溶剂或/和金属储氢材料内的氢气盘管间接换热，也可以采用氢气直接进入金属储氢材料或/和有机溶剂进行换热，允许在发电气缸壁上设置换热盘管，增加换热面积。如果发电气缸中的氢气或有机溶剂有泄露，允许在氮气保护罩16上设置去除装置，将泄露的氢气或有机溶剂进行去除。允许发电气缸内外壁和活塞上下表面有绝热材料，或者是发电气缸夹层或活塞夹层内有绝热材料或中空，以减少散热。

允许在金属储氢材料端和有机溶剂端加装防撞弹性材料，以使活塞可以快速回弹，增加非发电工序活塞的运行速度。在吸放氢的循环氢气之外，允许有换热循环氢气存在，换热循环氢气的量根据具体工艺要求进行调整，以满足换热速率和换热效率的需要。换热循环氢气可以在间壁换热盘管中循环，也可以直接进入金属储氢材料和/或有机溶剂中进行循环换热。

实施例2

本发明的另一实施方式如图2所示，包括两台发电气缸1和换热中心22。两台发电气缸1的氢气出口31连接到换热中心22，连接管路设有阀门，换热中心22通过氢气循环泵6连接到氢气入口32，换热中心22出口管路设有阀门9。有机溶剂出口33连接到换热中心22，连接管路设有阀门，换热中心22通过有机溶剂循环泵21连接到有机溶剂入口34，换热中心22出口管路设有阀门9。本实施例的其它结构与实施例1相同。

采用两套发电气缸结构，每个发电气缸的工作原理与图1完全相同，不同的是将蓄热器和蓄冷器替代为换热中心，金属储氢材料吸氢放热和另外一台发电气缸的有机溶剂气化吸热在换热中心完全相互匹配，金属储氢材料放氢吸热和另一发电气缸的有机溶剂冷凝放热也在换热中心完全匹配，进一步提高了热量利用和传热效率。

本实施例采用8缸组合***，发电气缸1 的最大容积为5升，其中金属储氢材料的容积为0.0015升,有机溶剂的体积为0.28升，发电气缸的有效容积为4.72升。金属储氢材料的吸氢压力为0.1MPa，吸氢温度20℃，放氢压力为0.02MPa，放氢温度为-20℃。有机溶剂在0.1MPa下的沸点为15℃，在0.1MPa下吸收蓄热器20℃的热量蒸发；有机溶剂在0.02MPa下的沸点为-15℃，在0.02MPa下吸收蓄冷器-20℃的冷量冷凝。

氢气循环量为0.09kg/s，有机溶剂循环量为3.5kg/s。整个有机溶剂氢能发电***输出功率为100kW，每分钟发电气缸1 的循环运行频率为6200次。

实施例3

本发明第三种实施方式如图3所示，包括4台发电气缸1和换热中心22。四台发电气缸1的氢气出口31连接到换热中心22，连接管路设有阀门，换热中心22通过氢气循环泵6连接到氢气入口32，换热中心22出口管路设有阀门9。有机溶剂出口33连接到换热中心22，连接管路设有阀门，换热中心22通过有机溶剂循环泵21连接到有机溶剂入口34，换热中心22出口管路设有阀门9。本实施例的其它结构与实施例1相同。采用四套发电气缸结构，每个发电气缸的工作原理与图1完全相同，不同的是将蓄热器和蓄冷器替代为换热中心，金属储氢材料吸氢放热和另外的发电气缸的有机溶剂气化吸热在换热中心完全相互匹配，金属储氢材料放氢吸热和另外的发电气缸的有机溶剂冷凝放热也在换热中心完全匹配，进一步提高了热量利用和传热效率。

本实施例采用8缸组合***，发电气缸1 的最大容积为5升，其中金属储氢材料的容积为0.0015升,有机溶剂的体积为0.28升，发电气缸的有效容积为4.72升。金属储氢材料的吸氢压力为0.1MPa，吸氢温度20℃，放氢压力为0.02MPa，放氢温度为-20℃。有机溶剂在0.1MPa下的沸点为15℃，在0.1MPa下吸收蓄热器20℃的热量蒸发；有机溶剂在0.02MPa下的沸点为-15℃，在0.02MPa下吸收蓄冷器-20℃的冷量冷凝。

氢气循环量为0.09kg/s，有机溶剂循环量为3.5kg/s。整个有机溶剂氢能发电***输出功率为100kW，每分钟发电气缸1 的循环运行频率为6200次。

本实施例的其他结构及运行过程与实施例1相同。

Claims (10)

1.一种有机溶剂氢能发电***，其特征是：所述***包括至少一台发电气缸（1）、蓄热器（19）和蓄冷器（20），所述发电气缸（1）包括上端盖、下端盖和缸体，所述缸体设有氮气进口（15）和氮气出口（8），缸体的外部缠绕发电线圈（14），所述发电线圈连接到外部电网和/或蓄电池；所述缸体的内部设有永磁结构的上活塞（3）和下活塞（4），所述上活塞（3）和下活塞（4）将缸体分为可伸缩的氢气腔（10）、氮气腔（11）和有机溶剂蒸汽腔（12）；所述上端盖设有氢气入口（32）和氢气出口（31），所述下端盖设有有机溶剂出口（33）、有机溶剂入口（34）；所述氢气腔（10）的上部设有格栅（2），格栅的上部装有金属储氢材料（7），所述有机溶剂蒸汽腔（12）下部装有有机溶剂（13），有机溶剂层设有换热盘管（5）；所述氢气出口（31）分别连接到蓄热器（19）和蓄冷器（20），连接管路设有阀门，所述蓄热器（19）和蓄冷器（20）通过氢气循环泵（6）连接到氢气入口（32），蓄热器（19）和蓄冷器（20）出口分别设有阀门（9）；所述有机溶剂出口（33）分别连接到蓄热器（19）和蓄冷器（20），连接管路设有阀门，蓄热器（19）和蓄冷器（20）通过有机溶剂循环泵（21）连接到有机溶剂入口（34），蓄热器（19）和蓄冷器（20）出口分别设有阀门（9）。

2.根据权利要求1所述的有机溶剂氢能发电***，其特征是：所述蓄热器（19）和蓄冷器（20）替换为换热中心（22），所述发电气缸（1）为至少两台；所述氢气出口（31）连接到换热中心（22），连接管路设有阀门，所述换热中心（22）通过氢气循环泵（6）连接到氢气入口（32），换热中心（22）出口管路设有阀门（9）；所述有机溶剂出口（33）连接到换热中心（22），连接管路设有阀门，换热中心（22）通过有机溶剂循环泵（21）连接到有机溶剂入口（34），换热中心（22）出口管路设有阀门（9）。

3.根据权利要求1所述的有机溶剂氢能发电***，其特征是：所述有机溶剂可以是单一的物质，也可以是多种物质的混合物；所述有机溶剂为有机物、无机物或有机物和无机物的混合物。

4.根据权利要求1所述的有机溶剂氢能发电***，其特征是：所述金属储氢材料包括但不限于稀土系金属储氢材料，也可以是多种物质的混合物，金属储氢材料至少应为1倍的当量（1倍的当量是指金属储氢材料在整个一个完整工序循环内单次吸氢饱和时的所需最少金属储氢材料的量），但也可以为多倍当量，以增加吸放氢的速度；允许金属储氢材料和/或包括但不限于氢气的循环介质中增加固体、液体、气体物质，起催化剂作用，从而稳定地增加吸放氢速度，或提高金属储氢材料吸氢的百分比或金属储氢材料放氢的百分比，或改变金属储氢材料的P-C-T曲线。

5.根据权利要求1所述的有机溶剂氢能发电***，其特征是：所述***设有氮气保护罩（16），所述氮气保护罩（16）设有可燃气体报警器（17）和氮气稳压罐（18）；氮气保护罩（16）加装内保温或外保温或内外保温，设备加装外保温或夹层保温，管道加装内保温或外保温或内外保温。

6.根据权利要求5所述的有机溶剂氢能发电***，其特征是：所述氮气稳压罐（18）有三种结构，分别为常规结构、水平结构和吊顶结构；采用水平结构时浮体增加包括但不限于弹簧的必要装置一方面能保证氮气稳压罐（18）内压力波动时浮体的左右自由移动，另一方面能保证浮体的左右的压力均为大气压力；采用吊顶结构时，所述氮气稳压罐（18）内的浮体增加包括但不限于弹簧的必要装置，浮体的重量全部压在弹簧上，弹簧一方面能保证氮气稳压罐（18）内压力波动时浮体的上下自由移动，另一方面能保证氮气稳压罐（18）内的内外压力均为大气压力；浮体与氮气稳压罐（18）内壁严格密封，保证内部气体无泄漏；随着气体排出过程中浮体跟随变化，以确保氮气稳压罐（18）内压力为0.1MPa附近或高于0.1MPa；尽可能使氮气稳压罐（18）内的浮体保持平稳，减少不必要的能量损耗。

7.根据权利要求1所述的有机溶剂氢能发电***，其特征是：所述换热中心（22）采用循环介质与加热介质间壁或非间壁换热，加热介质包括但不限于空气、烟气、海水、河水、湖水、气体加热介质、液体加热介质、固体加热介质、气液固之间二二混合或三相混合加热介质；金属储氢材料采用的高压或低压循环介质包括氢气但不限于氢气，直接进入金属储氢材料进行加热或移热，或采用电、电磁或内部加热的方式，或采用外加热的方式，或同时采用内外加热的方式，循环介质为氢气或其他稳定介质，循环介质可以是气体、液体、固体，或气液固之间二二混合或三相混合循环介质，直接进入金属储氢材料进行加热或移热；对金属储氢材料吸氢时放出的反应热，采用换热循环介质进行移热，换热循环介质包括但不限于氢气；对金属储氢材料放氢时需要的反应热，采用换热循环介质进行加热，外界的热量直接带入金属储氢材料，加热循环介质包括但不限于氢气。

8.根据权利要求1所述的有机溶剂氢能发电***，其特征是：所述有机溶剂氢能发电装置应用于发电厂发电，也可以用于汽车发动机驱动汽车行驶，或用于手机、家用电器等设备的动力芯片，给以上设备提供动力能源，汽车使用时给汽车提供动力，供汽车行驶，汽车停在停车位时，有机溶剂氢能发电装置继续工作发电，所发电通过倒充电桩发电上网；手机、家用电器使用时给手机、家用电器提供电能，供手机、家用电器使用，不使用手机、家用电器时连上电网，继续发电进行倒充电，由于安装在汽车、手机、家用电器上的有机溶剂氢能发电装置能提供能量，因此在以上设备附近可以安装云计算微型站、大数据平台基站、通讯微型基站，使信息传递更快捷更方便；所述汽车具备物流和移动基站功能，汽车之间的信息传递通过光纤或车载基站实现；停车场每个汽车停车位附近跟能联网组成管廊，形成但不限于互联网、物联网，实现快递物流或各种气体，例如氢气、二氧化碳、惰性气体等的输送，管廊中设置电缆、光纤，进行能量和信息传递；能联网可以是单个管廊，管廊设置有电缆、光纤，进行能量和信息传递，将汽车和家用设备产生的电能传递出去；管廊同时设置有氢气、二氧化碳和惰性气体等的输送管路，其中氢能源可以以气氢、压缩气氢、液氢、金属储氢材料的形式进行管路输送，光纤可以输送信息***，物流传递装置在管廊中进行包裹、信函等的传递；或管廊内只是有光缆和光纤进行简单的能量和信息传递。

9.一种权利要求1所述的有机溶剂氢能发电***的发电方法，其特征是所述发电方法步骤如下：

工序1，为发电工序，接通发电线圈（14），打开氮气入口管路阀门，常压的氮气从发电气缸（1）的氮气进口（15）进入发电气缸（1）的氮气腔（11）；在大气压的作用下推动上活塞（3）向上移动；随着上活塞（3）持续上移，上活塞（3）上部的氢气腔（10）的压力由放氢压力逐渐增大到吸氢压力，温度上升到吸氢温度，同时上活塞（3）移动切割发电气缸外设的发电线圈（14）发电；此时金属储氢材料（7）开始吸氢并放出热量，直至金属储氢材料将氢气吸收完全，吸氢过程中放出的热量通过氢气储存在蓄热器（19）中；

工序2，也为发电工序，保持发电线圈（14）接通，关闭发电气缸（1）的氮气进口（15）阀门，打开氮气出口（8）阀门，并打开蓄热器（19）的有机溶剂进出口阀门，加热有机溶剂（13）气化产生大于常压的有机蒸汽，推动下活塞（4）向上移动，将氮气从氮气出口（8）排出，直至将氮气全部排出，下活塞（4）移动切割发电线圈（14）发电；

工序3，为非发电工序，断开发电线圈（14），关闭发电气缸（1）的氮气进口阀门和氮气出口阀门，打开蓄冷器（20）的有机溶剂进出口阀门，打开蓄热器（19）的氢气进出口阀门；有机溶剂蒸汽开始冷凝，上活塞（3）和下活塞（4）同时向下移动，当氢气腔（10）的压力变为放氢压力时，金属储氢材料（7）开始放出氢气；有机溶剂蒸汽冷凝和金属储氢材料放氢同时进行，直至有机溶剂蒸汽冷凝结束，金属储氢材料放氢结束；

循环重复以上工序1-工序3，进行发电。

10.根据权利要求1所述的有机溶剂氢能发电***，其特征是：金属储氢材料吸放氢时采用氢气直接进入金属储氢材料进行换热，利用氢气的流动载热进行换热，也可以在金属储氢材料内设置换热盘管，进行间壁换热；

活塞每分钟往复次数根据冲程数，工序数，活塞和发电气缸的尺寸，金属储氢材料当量可以任意设置，保证活塞和发电气缸之间有效润滑并严格密封；格栅（2）能够让气体有效通过同时不让金属储氢材料散落到发电气缸内；

发电气缸（1）的位置可以任意设置，包括但不限于水平、垂直和任意角度；多个发电气缸可以组合在一起，组合的位置、方式和角度均可以任意选择；

整个***允许从环境中取热，也允许向环境中散热，以满足换热时的热量匹配；允许在适当的时候，氢气腔内的金属储氢材料可以被有机溶剂替代，从而使发电气缸上下都是有机溶剂，也允许在适当的时候，有机溶剂腔内的有机溶剂可以被金属储氢材料替代，从而使发电气缸上下都是金属储氢材料，满足发电功能，进行发电；

金属储氢材料和有机溶剂的换热既可以采用直接换热，也可以采用间壁换热；有机溶剂采用氢气直接换热时，即氢气直接进入有机溶剂中换热，在循环换热氢气出口设置膜或分离器，防止有机溶剂的带出；允许上下活塞采用包括但不限于铝的轻质材料制作，以减轻活塞质量，在轻质材料上允许包裹永磁铁或者是永磁铁被轻质材料包裹；允许不设置换热中心，当不设置换热中心时就需要匹配合理的发电气缸数，使每一个发电气缸内金属储氢材料的吸放氢的热量与有机溶剂冷凝气化的热量完全匹配，采用金属储氢材料和有机溶剂不通过换热中心直接换热模式，即金属储氢材料吸氢放热时将热量传递给有机溶剂气化，有机溶剂冷凝时将热量传递给金属储氢材料放氢使用；这时既可以采用设置在有机溶剂或/和金属储氢材料内的氢气盘管间接换热，也可以采用氢气直接进入金属储氢材料或/和有机溶剂进行换热，允许在发电气缸壁上设置换热盘管，增加换热面积；如果发电气缸中的氢气或有机溶剂有泄露，允许在氮气保护罩（16）上设置去除装置，将泄露的氢气或有机溶剂进行去除；允许发电气缸内外壁和活塞上下表面有绝热材料，或者是发电气缸夹层或活塞夹层内有绝热材料或中空，以减少散热；允许在金属储氢材料端和有机溶剂端加装防撞弹性材料，以使活塞可以快速回弹，增加非发电工序活塞的运行速度；在吸放氢的循环氢气之外，允许有换热循环氢气存在，换热循环氢气的量根据具体工艺要求进行调整，以满足换热速率和换热效率的需要；换热循环氢气可以在间壁换热盘管中循环，也可以直接进入金属储氢材料和/或有机溶剂中进行循环换热。