氢供应模块和氢供应方法 |
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| 申请号 | CN202310825143.5 | 申请日 | 2023-07-06 | 公开(公告)号 | CN118009227A | 公开(公告)日 | 2024-05-10 |
| 申请人 | 现代自动车株式会社; 起亚株式会社; | 发明人 | 郑淏永; 金渊浩; 朴智慧; | ||||
| 摘要 | 一种氢供应方法，其包括第一 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，第一流体循环管线通过被配置为在第一流体和外部流体之间进行热交换的第一 热交换器 、 压缩机 、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，其中第二流体通过第二流体循环管线循环，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。第(2‑1)流体循环操作包括使第二流体通过第二流体循环管线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 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种氢供应模块，其包括： |
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| 说明书全文 | 氢供应模块和氢供应方法相关申请的交叉引用 [0001] 本申请要求于2022年11月9日向韩国知识产权局(Korean Intellectual Property Office)提交的第10‑2022‑0148797号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。 技术领域[0002] 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[0003] 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。 [0005] 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)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。 发明内容[0006] 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。 [0007] 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。 [0008] 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。 [0009] 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；压缩机，其通过第一流体循环管线连接至第一热交换器，被配置为压缩第一流体；第二热交换器，其通过第一流体循环管线连接至压缩机；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，被配置为使第一流体膨胀。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，被配置为泵送第二流体，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。 [0010] 第一流体循环装置可以被设置为使得第一流体依次通过第一热交换器、压缩机、第二热交换器和膨胀部件。 [0011] 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。 [0012] 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被配置为加热或冷却第二流体。 [0013] 热能装置可以是被配置为冷却第二流体的散热部件或被配置为加热第二流体的加热部件。 [0014] 第二流体循环装置还可以包括流量控制部件，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。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。 [0015] 根据本发明的另一个方面，提供了一种氢供应方法，其包括第一流体循环操作，其中第一流体依次循环通过包括第一热交换器、压缩机、第二热交换器和膨胀部件的第一流体循环管线，和第(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。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。 [0016] 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。 [0017] 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。 [0018] 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(in time series)彼此分开(即异步地(asynchronously))进行。 [0019] 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地(即，同步地(synchronously))进行。 [0020] 在第(2‑2)流体循环操作中，第二流体可以由热能装置冷却，然后流入储氢器。 [0021] 在第(2‑2)流体循环操作中，第二流体可以被热能装置加热，然后流入储氢器。 [0022] 氢供应方法还可以包括氢吸附操作，其中第二流体在第(2‑2)流体循环操作中从热能装置排出，然后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，形成氢化物。氢供应方法还可以包括在氢吸附操作之后进行的储氢器加热操作，其中第二流体在第(2‑1)流体循环操作中从第二热交换器排出，然后流入储氢器以加热储氢器。 [0023] 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，其中第二流体在第(2‑1)流体循环操作中从第二热交换器排出，然后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，其中第二流体在第(2‑2)流体循环操作中从热能装置排出，然后流入储氢器以冷却所述储氢器。 [0024] 在氢吸附操作中，储氢器中的氢量可以增加。 [0025] 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。 [0026] 在氢解吸操作中，储氢器中的氢量可以减少。 [0028] 本发明的上述和其他目标、特征和优点应从结合附图的以下详细描述中更加明显： [0029] 图1是示出根据本发明的第一实施方案的氢供应模块的视图； [0030] 图2是示出根据本发明的第二实施方案的氢供应模块的视图； [0031] 图3是作为根据本发明的第三实施方案的氢供应模块的视图，示出了当第二流体从流量控制部件被供应至第二热交换器时的流体循环路径； [0032] 图4是作为根据本发明的第三实施方案的氢供应模块的视图，示出了当第二流体从流量控制部件被供应至热能装置时的流体循环路径；以及 [0033] 图5是示出在根据本发明的氢供应方法中进行氢吸附操作、储氢器加热操作、氢解吸操作和储氢器冷却操作的流程图。 具体实施方式[0034] 当本发明的组件、装置、元件等被描述为具有某种目的或进行某种操作、功能等时，该组件、装置或元件在本文应被视为被“被配置为”满足该目的或执行该操作或功能。 [0035] 根据本发明的氢供应模块和氢供应方法可以旨在取代根据相关技术的氢供应系统，该氢供应系统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的需求部分。 [0036] 特别是，根据本发明，利用金属或合金可吸附和解吸氢的特性，氢可被吸附到金属或合金上，以氢化物的形式储存，从氢化物中解吸，并供应至需要氢的需求部分。通过在金属或合金上吸附氢而形成的氢化物的代表性实例包括氢化镁(MgH2)、氢化锂(LiH)、氢化铝锂(LiAlH4)、硼氢化钠(NaBH4)、氢化铝钠(NaAlH4)等，但本发明中所述的氢化物不限于此。 [0037] 由于发生在氢化物中的氢的解吸和发生在金属或合金中的氢的吸附是由氢化物的温度和压力的变化以及金属或合金的温度和压力的变化引起的，根据本发明的氢供应模块和氢供应方法与传递热能以使氢的解吸和吸附发生的方法密切相关。换句话说，由于将氢吸附到金属或合金的过程是一个放热的过程，因此有必要回收在吸附氢的过程中发生的热能，并将回收的热能排放到外部，以便顺利地将氢吸附到金属或合金。此外，由于从氢化物中解吸氢的过程是一个吸热过程，因此有必要向氢化物提供解吸氢的过程所需的热能，以顺利地从氢化物中解吸氢。根据本发明的氢供应模块和氢供应方法以旨在通过顺利地移动上述吸附和解吸氢过程中所需要的热能来调整氢化物和金属或合金的温度和压力。 [0038] 下面，参照附图描述根据本发明的氢供应模块和氢供应方法。 [0039] 氢供应模块 [0040] 图1是示出根据本发明的第一实施方案的氢供应模块的视图； [0041] 参照图1，根据本发明的氢供应模块可以包括第一流体循环装置100，第一流体循环装置100包括第一流体循环管线100a，第一流体通过第一流体循环管线100a进行循环，以及第二流体循环装置200，第二流体循环装置200包括第二流体循环管线200a，第二流体通过所述第二流体循环管线200a进行循环。如下所述，循环通过第一流体循环装置100的第一流体可与外界进行热交换，循环通过第二流体循环装置200的第二流体可与上述第一流体进行热交换，并且第二流体最终可与储氢器进行热交换。作为一个实例，第一流体可以是用于制冷循环的制冷剂，并且第二流体以是冷却水。然而，第一流体和第二流体并不限于上述描述。 [0042] 第一流体循环装置100可以包括第一热交换器110，通过该热交换器在第一流体和外部流体之间进行热交换。第一热交换器110可被配置为与外部进行热交换以加热第一流体。例如，第一热交换器110可以是一个蒸发器。第一流体循环装置100还可包括压缩机120，压缩机120通过第一流体循环管线100a连接至热交换器110，并被配置为压缩第一流体。压缩机120可被配置为通过压缩以气态流动的第一流体来增加第一流体的压力或温度。 [0043] 在本说明书中，可以理解，两个部件通过第一流体循环管线100a或第二流体循环管线200a连接的状态不仅指两个部件通过第一流体循环管线100a或第二流体循环管线200a直接连接的状态，还指在第一流体循环管线100a或第二流体循环管线200a中两个部件之间设置另一个部件以将两个部件间接连接的状态。作为一个实例，图1示出了第一热交换器110和压缩机120通过第一流体循环管线100a直接连接的状态。 [0044] 第一流体循环装置100还可以包括通过第一流体循环管线100a连接至压缩机120的第二热交换器130，以及通过第一流体循环管线100a连接至第二热交换器130并被配置为使第一流体膨胀的膨胀部件140。膨胀部件140可以是一个膨胀阀(expansion valve)。作为一个实例，图1示出了压缩机120和第二热交换器130通过第一流体循环管线100a直接连接，并且第二热交换器130以及膨胀部件140直接连接的状态。 [0045] 第一流体循环管线100a可以具有闭环形状，其中将第一热交换器110、压缩机120、第二热交换器130和膨胀部件140依次连接。因此，流经第一流体循环管线100a的第一流体可以重复循环通过第一热交换器110、压缩机120、第二热交换器130和膨胀部件140。 [0046] 第二热交换器130可以被配置为在第一流体和第二流体之间进行热交换。为了实现上述目标，第二流体循环管线200a可以连接至第二热交换器130，并且第一流体和第二流体可以在第二热交换器130中在它们之间进行热交换。如下所述，根据本发明，第一流体和第二流体可以通过第二热交换器130在它们之间进行热交换，在第二热交换器130中第二流体可以被加热，第一流体可以被冷却。 [0047] 第二流体循环装置200还可以包括：通过第二流体循环管线200a连接至第二热交换器130并被配置为泵送液态的第二流体的泵210；以及通过第二流体循环管线200a连接至第二热交换器130的储氢器220。根据本发明的第一实施方案，由泵210泵送的第二流体可被供应至第二热交换器130，可与第一流体进行热交换，然后可被供应至储氢器220。与第一流体循环管线100a类似，第二流体循环管线200a可具有闭环形状，其中将第二热交换器130、储氢器220和泵210依次连接。因此，流经第二流体循环管线200a的第二流体可以重复循环通过第二热交换器130、储氢器220和泵210。作为一个实例，图1示出了第二热交换器130通过第二流体循环管线200a和储氢器220直接连接，储氢器220通过第二流体循环管线200a和泵210直接连接，并且泵210通过第二流体循环管线200a和第二热交换器130直接连接的状态。 [0048] 根据本发明，储氢器220可以被配置为根据温度来储存和排放氢。储氢器220可包括可吸附氢的金属或合金。换句话说，根据本发明的储氢器220中提供的金属或合金是一种可将氢与之结合(coupled)的材料，并且根据温度，氢可被吸附以形成氢化物。相反，氢可以从氢化物中解吸，从而使氢化物再次转化为金属或合金状态。 [0049] 将氢吸附到金属或合金的过程可以是一个放热过程，而将氢从氢化物中解吸的过程可以是吸热过程。因此，有必要从金属或合金中回收热能以将氢吸附到金属或合金上，并且有必要向氢化物提供热能以从氢化物中解吸氢。根据本发明，热能可以从金属或合金中回收，或者热能可以通过供应至包括金属或合金的储氢器220的第二流体供应给氢化物。因此，氢的吸附和解吸可以被控制。 [0050] 根据基于上述描述的本发明内容，当氢被吸附到金属或合金上时，储氢器220可以发挥储存氢的功能，并且当氢从氢化物中解吸时，储氢器220可以发挥向外部供应氢的功能。因此，可以替代根据相关技术的其中氢被储存在容器中并且使用压缩机将氢供应至外部的储氢系统。 [0051] 根据本发明，第一流体可以设置成在第一流体循环装置100内部沿一个方向循环。参照图1，第一流体循环装置100可以设置为使得第一流体通过第一流体循环管线100a依次通过第一热交换器110、压缩机120、第二热交换器130和膨胀部件140。通过膨胀部件140的第一流体可以再次被供应到第一热交换器110。 [0052] 进一步地，第二流体循环装置200可以被设置为使第二流体通过第二流体循环管线200a依次通过第二热交换器130、储氢器220和泵210。通过泵210的第二流体可以再次供应至第二热交换器130。 [0053] 图2是示出根据本发明的第二实施方案的氢供应模块的视图。 [0054] 根据本发明的第二实施方案的氢供应模块10与根据上文参照图1描述的本发明的第一实施方案的氢供应模块10不同的是，前者还包括热能装置230。下面，在重点介绍与本发明的第一实施方案的差异的同时，描述本发明的第二实施方案。除以下内容外，本发明的第一实施方案的内容可同样适用于本发明的第二实施方案。 [0055] 根据本发明的第二实施方案，第二流体循环装置200还可以包括设置在第二流体循环管线200a上并且被配置为加热或冷却第二流体的热能装置230。例如，如图2所示，热能装置230可以设置在第二流体循环管线200a中的储氢器220的上游区域，并且可以在第二流体被供应至储氢器220之前加热或冷却第二流体。热能装置230设置在储氢器220的上游区域中的状态可以理解为第二流体通过热能装置230然后被供应至储氢器220的状态。当热能装置230被配置为加热第二流体时，热能装置230可以是加热部件，例如电加热器、气体加热器或热电元件。当热能装置230被配置为冷却第二流体时，热能装置230可以是散热部件，如散热器。热能装置230可以被设置在第二流体循环管线200a中的第二热交换器130和储氢器220之间的区域中。 [0056] 如在本发明的第二实施方案中，当额外地设置热能装置230时，氢可通过第二流体和储氢器220之间的热交换顺利地被解吸和吸附。换句话说，当热能装置230被设置为散热部件时，第二流体可以被热能装置230冷却，然后供应至储氢器220，并且作为放热反应的氢的吸附可以更顺利地进行。因此，氢可以更顺利地储存在储氢器220中。相反，当热能装置230被设置为加热部件时，第二流体可以被热能装置230加热，然后供应至储氢器220，并且作为吸热反应的氢的解吸可以更顺利地进行。因此，氢可以更顺利地从储氢器220中排出。 [0057] 图3是作为根据本发明的第三实施方案的氢供应模块的视图，示出了当第二流体从流量控制部件被供应至第二热交换器时的流体循环路径，以及图4是根据本发明的第三实施方案的氢供应模块的视图，示出了当第二流体从流量控制部件供应至热能装置时的流体循环路径。 [0058] 根据本发明的第三实施方案的氢供应模块10与在上文中参照图1和图2进行了描述的根据本发明的第一实施方案和第二实施方案的氢供应模块10的不同之处在于，前者还包括流量控制部件240。下面，在重点介绍与本发明的第一实施方案和第二实施方案的区别的同时，描述本发明的第三实施方案。除以下内容外，本发明的第一实施方案和第二实施方案的内容可以同样适用于本发明的第三实施方案。 [0059] 根据本发明的第三实施方案，第二流体循环装置200还可以包括流量控制部件240，该部件被设置在第二流体循环管线200a中的泵210的下游区域上，并且从泵210排出的第二流体被供应至流量控制部件240。流量控制部件240可以是可以控制第二流体的流动方向的阀部件。例如，流量控制部件240可以是三通阀(three‑way valve)。 [0060] 如图3和图4所示，根据本发明的第三实施方案，第二流体循环管线200a可以相对于流量控制部件240分支为连接至第二热交换器130的区域和连接至热能装置230的区域。这可以理解为，根据本发明的第三实施方案，i)第二流体循环管线200a的连接流量控制部件240和第二热交换器130的区域(即第一区域)和ii)第二流体循环管线200a的连接流量控制部件240和热能装置230的区域(即第二区域)可以彼此平行。根据本发明的第三实施方案，流量控制部件240可以控制供应至第二热交换器130的第二流体的流速和供应至热能装置230的第二流体的流速。因此，根据本发明的第三实施方案，从流量控制部件240供应至第一区域的第二流体可以直接供应至第二热交换器130而不通过热能装置230，并且从流量控制部件240供应至第二区域的第二流体可以被加热或冷却同时通过热能装置230，然后供应至储氢器220。 [0061] 与本发明的第一实施方案和第二实施方案相比，根据本发明的第三实施方案，由于第二流体可以通过热能装置230，或者相反，可以绕过热能装置230，因此第二流体的温度可以被更多样化地控制。 [0062] 根据本发明的氢供应模块10还可以包括从第一流体中去除液体成分并将液体成分与气体分离的气液分离器。气液分离器可以被设置在第一流体循环管线100a中在压缩机120和第一热交换器110之间的区域中。这可被配置为通过向压缩机120仅供应气态的第一流体来最大限度地减少对压缩机120的损害。 [0063] 根据本发明的氢供应模块10还可以包括从第一流体中去除气态成分并将气态成分与液体分离的接收器‑干燥器(receiver‑dryer)。接收器‑干燥器可以设置在第一流体循环管线100a中在第二热交换器130和膨胀部件140之间的区域。这可能是为了向膨胀部件140仅供应液态第一流体。然而，根据第一热交换器110和第二热交换器130的性能，可以向膨胀部件140仅供应液态第一流体而不使用接收器‑干燥器，并且在这种情况下，可以不需要接收器‑干燥器。 [0064] 根据本发明的氢供应模块10还可以包括从第二流体中收集气态成分并将气态成分与液体分离的储存器(reservoir)。储存器可被配置为使第二流体仅以液体状态在第二流体循环管线200a上循环。储存器可以设置在第二流体循环管线200a上，当流经第二流体循环管线200a的第二流体流入储存器时，由于第二流体的气态成分与第二流体的液态成分之间的密度差，储存器中第二流体的气态成分可以向上移动。储存器可以收集向上移动的第二流体的气态成分，以便只允许第二流体的液态成分流经第二流体循环管线200a。储存器可以设置在第二流体循环管线200a上的不同位置，但是作为一个实例，储存器可以设置在第二流体循环管线200a的最上部区域，以有效地收集第二流体中的气态成分。 [0065] 氢供应方法 [0066] 下面，参照附图和上述内容描述根据本发明的氢供应方法。 [0067] 根据本发明的氢供应方法可以包括第一流体循环操作，其中第一流体通过第一流体在其中循环的第一流体循环管线100a依次在第一热交换器110、压缩机120、第二热交换器130，以及膨胀部件140中循环，以及第(2‑1)流体循环操作，其中第二流体通过第二流体在其中循环的第二流体循环管线200a循环，并在第二热交换器130中与第一流体进行热交换，(“(2‑1)”表示第二流体的第一路径)。为此，第二流体循环管线200a的一侧可以连接至第二热交换器130。上述的第一流体循环操作可以理解为其中第一流体循环通过第一流体循环管线100a的过程，如图1‑图4中所示。 [0068] 上述第(2‑1)流体循环操作可包括使第二流体通过第二流体循环管线200a在第二热交换器130、包括可吸附氢的金属或合金的储氢器220和泵210中依次循环。这可以理解为其中第二流体沿着第二流体循环管线200a的区域(该区域在图1和图3中用实线表示)流动的过程。 [0069] 如上所述，由于压缩机120压缩第一流体，第一流体的压力和温度增加。由压缩机120压缩的第一流体流入第二热交换器130，并且具有相对高的温度的第一流体与具有相对低的温度的第二流体通过第二热交换器130进行热交换。因此，在第二热交换器130中，第一流体的温度降低，而第二流体的温度升高。从第二热交换器130排出的第一流体可以是被冷却的，同时在膨胀部件140中膨胀，在第一热交换器110中被加热，然后再次供应至压缩机 120。 [0070] 将通过第二热交换器130加热的第二流体供应至储氢器220，并且第二流体向储氢器220提供热能。由于在接收热能的储氢器220中的氢化物中发生为吸热反应的氢的解吸反应，所以储氢器220可以将氢供应到外部需求部分。 [0071] 进一步地，根据本发明，上述第(2‑1)流体循环操作可以包括在第二流体流入储氢器220之前在热能装置230中加热或冷却从第二热交换器130排出的第二流体。这可以理解为其中第二流体沿着第二流体循环管线200a的区域(该区域在图2中用实线表示)流动的过程。在第(2‑1)流体循环操作中，当第二流体被热能装置230加热时，由于更多的热能可被施加到储氢器220，可发生更强的氢解吸反应，因此更多的氢可被供应至外部。相反，当第二流体被热能装置230冷却时，由于低温的第二流体可被供应至储氢器220，与上述描述相反，热能可通过与储氢器220的热交换从储氢器220中回收。由于在储氢器220中的金属或合金中发生氢的吸附反应，即放热反应，所以储氢器220可以接收并储存从外部供应的氢。 [0072] 根据本发明的氢供应方法还可以包括第(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200a并绕过第二热交换器130。因此，在第(2‑2)流体循环操作中，第二流体可以通过第二流体循环管线200a循环，同时与第一流体热隔离(“(2‑2)”表示第二流体的第二路径)。第二流体与第一流体热隔离的状态可以理解为第二流体循环通过第二流体循环管线200a而不流入第二热交换器130，从而不与第一流体进行热交换的状态。因此，在进行第(2‑2)流体循环操作的同时，可以不进行上述的第一流体循环操作。第(2‑2)流体循环操作可以理解为第二流体沿第二流体循环管线200a的区域(该区域在图4中用实线表示)流动的过程，而不进行第一流体循环操作的状态可以理解为，在图4中，压缩机120不被驱动的状态，因此第一流体基本上不循环通过第一流体循环管线100a。图4示出了第一流体基本上不循环的状态，该状态在第一流体循环管线100a中用虚线表示。 [0073] 第(2‑2)流体循环操作可以包括使第二流体通过第二流体循环管线200a在储氢器220、泵210和加热或冷却第二流体的热能装置230中依次循环。第(2‑2)流体循环操作可以是第二流体从储氢器220中回收热能，因此氢被吸附在储氢器220中的金属或合金上的操作。因此，在第(2‑2)流体循环操作中，热能装置230可以是冷却第二流体的散热部件(例如，散热器)。然而，与此不同的是，第(2‑2)流体循环操作可以是其中第二流体向储氢器220提供热能的操作，因此氢从储氢器220中的氢化物解吸。热能装置230可以是加热第二流体的加热部件(例如电加热器)。 [0074] 根据本发明的氢供应方法可以包括第一流体循环操作、第(2‑1)流体循环操作和第(2‑2)流体循环操作的事实并不意味着第一流体循环操作、第(2‑1)流体循环操作和第(2‑2)流体循环操作在同一时间(即，同步地)进行的状态。相反，在一个实施方案中，第一流体循环操作、第(2‑1)流体循环操作和第(2‑2)流体循环操作中的至少一部分可以不在同一时间进行。 [0075] 例如，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(即，异步地)进行。这可以理解为，在图3中的第二流体循环管线200a中由实线表示的第二流体的流动和在图4中的第二流体循环管线200a中由实线表示的第二流体的流动是选择性地进行的，并且可以理解为从泵210排出并供应至流量控制部件240的第二流体被流量控制部件240交替地供应至热能装置230或第二热交换器130。 [0076] 相反，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地进行。这可以理解为，在图3中的第二流体循环管线200a中由实线表示的第二流体的流动和在图4中的第二流体循环管线200a中由实线表示的第二流体的流动同时进行，并且可以理解为从泵210排出并供应至流量控制部件240的第二流体同时通过流量控制部件240供应至热能装置230或第二热交换器130。 [0077] 根据本发明，在第(2‑2)流体循环操作中，第二流体可由热能装置230冷却，然后流入储氢器220。如上所述，这是为了通过将处于低温状态的第二流体供应至储氢器220，从而顺利地将氢吸附至金属或合金。另一方面，在第(2‑2)流体循环操作中，第二流体可由热能装置230加热，然后也流入储氢器220。这是为了在不利用第二热交换器130与第一流体进行热交换的情况下，通过加热第二流体来向储氢器220供应第二流体，从而从氢化物中解吸氢。 [0078] 如上所述，储氢器220、金属氢化物和金属或合金可以通过与供应至储氢器220的第二流体的热交换而被加热或冷却。因此，氢可以通过与第二流体的热交换在储氢器220中被选择性地吸附或解吸。 [0079] 图5是示出在时序上(即，按时间顺序)进行根据本发明的氢供应方法的氢吸附操作、储氢器加热操作、氢解吸操作和储氢器冷却操作过程的流程图。 [0080] 参照图5，根据本发明的氢供应方法还可以包括氢吸附操作，其中第二流体在第(2‑2)流体循环操作中从热交换器230排出，然后流入储氢器220，以冷却金属或合金，因此将氢吸附到储氢器中的金属或合金上；储氢器加热操作，该操作在氢吸附操作之后进行，在该操作中，第二流体在第(2‑1)流体循环操作中从第二热交换器130排出，然后流入储氢器220以加热储氢器220；氢解吸操作，该操作在储氢器加热操作之后进行，在该操作中，第二流体在第(2‑1)流体循环操作中从第二热交换器130排出，然后流入储氢器220以加热氢化物，以此从储氢器220中的氢化物解吸氢，以及储氢器冷却操作，该操作在氢解吸操作之后进行，在该操作中，第二流体在第(2‑2)流体循环操作中从热能装置230排出，然后流入储氢器220以冷却储氢器220。进一步地，在储氢器冷却操作之后再次进行上述的氢吸附操作，因此氢吸附操作、储氢器加热操作、氢解吸操作和储氢器冷却操作可以循环地进行。 [0081] 如上所述，在第(2‑1)流体循环操作中，第二流体可以流入第二热交换器130，从而与通过第一流体循环操作循环的第一流体进行热交换。然而，与上述描述不同的是，在第(2‑1)流体循环操作中，即使在第一流体不通过第一流体循环操作循环的状态下，第二流体也可以流入第二热交换器130。根据本发明，第(2‑1)流体循环操作还可包括在第一流体通过第一流体循环管线100a进行的循环随着压缩机120的操作被停止而停止的状态下使第二流体流入第二热交换器130。在这种情况下，在第二流体和第一流体之间通过第二热交换器130进行的热交换的热能的量可能小于当第一流体通过第一流体循环操作在第一流体循环管线100a中循环时在第二热交换器130中的第二流体和第一流体之间的热交换的热能的量。然而，只要第一流体也存在于第二热交换器130中，热量就可能在第一流体和第二流体之间进行交换，因此，在上述情况下，很难确定第一流体和第二流体彼此热隔离。 [0082] 作为一个实例，在氢吸附操作中，储氢器中的氢量可增加。这可以理解为在氢吸附操作中，氢被吸附，同时氢从外部被供应至储氢器中的状态。在氢吸附操作之后进行的储氢器加热操作中，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。这可以理解为一种状态，其中在储氢器加热操作中，储氢器中的氢不向外部排放，相反，氢也不从外部供应至储氢器。例如，储氢器加热操作可以理解为提前提高储氢器和氢化物的温度，以便在随后的氢解吸操作中形成氢顺利解吸的温度条件的过程。 [0083] 进一步地，在储氢器加热操作之后进行的氢解吸操作中，储氢器中的氢量可以减少。这可以理解为一种在氢解吸操作中，储氢器中的氢被排放到外部的状态。 [0084] 在氢解吸操作之后进行的储氢器冷却操作中，储氢器的温度可以降低，并且储氢器中的氢量可以保持不变。这可以理解为一种状态，其中在储氢器冷却操作中，储氢器中的氢不向外部排放，相反，氢也不从外部供应至储氢器。例如，储氢器冷却操作可以理解为提前降低储氢器和金属或合金的温度，以便在随后的氢吸附操作中形成氢被顺利吸附的温度条件的过程。 [0085] 如图5所示，根据本发明的氢供应方法，在氢吸附操作中，当储氢器220中的金属或合金的压力PMH高于预定值P1时，可以终止氢吸附操作，并且可以开始储氢器加热操作。在储氢器加热操作中，当储氢器220中的氢化物的压力PMH达到预定值P2时，可终止储氢器加热操作，并可开始氢解吸操作。在氢解吸操作中，当储氢器220中氢化物的压力PMH低于预定值P3时，可终止氢解吸操作，并可开始储氢器冷却操作。在储氢器冷却操作中，当储氢器220中的金属或合金的温度TMH达到预定的T1时，可以终止储氢器冷却操作，并且可以重新开始氢吸附操作。 [0086] 根据本发明，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。 [0087] 如上所述，尽管已经参照有限的实施方案和附图描述了本发明，但本发明不限于此。应该明显的是，在本发明所属的技术领域具有普通技能的人可以在不背离本发明的技术精神和所附权利要求的等价物的情况下得出各种实施方案。附图标记说明 10：氢供应模块 100：第一流体循环装置 100a：第一流体循环管线 110：第一热交换器 120：压缩机 130：第二热交换器 140：膨胀部件 200：第二流体循环装置 200a：第二流体循环管线 210：泵 220：储氢器 230：热能装置 240：流量控制部件 |
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