本方案涉及純化，具體涉及一種基于固態(tài)儲氫材料的氫氣純化系統(tǒng)的控制方法。
背景技術：
1、隨著工業(yè)的發(fā)展，對氫氣的需求量越來越高，常規(guī)制成的氫氣中含有多種雜質，無法直接滿足用氫標準。為了提升氫氣品質、滿足不同應用需求、保障安全性和促進氫能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，氫氣純化必不可少。
2、目前采用的氫氣純化系統(tǒng)主要通過低溫分離法、低溫吸附法、變壓吸附法或膜分離法等對低純氫氣進行純化，雖然能夠達到一定的純度要求，但各個方法存在能耗高、投資成本高、設備復雜、效率低等不同問題。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明意在提供一種基于固態(tài)儲氫材料的氫氣純化系統(tǒng)的控制方法，通過氫氣純化系統(tǒng)對氫氣進行純化，以降低氫氣純化過程中的能耗。
2、為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種基于固態(tài)儲氫材料的氫氣純化系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：s21將低純氫氣通入包括初級純化模塊的氫氣純化系統(tǒng)，并通過初級純化模塊對低純氫氣進行純化，初級純化模塊包括第一純化單元、第二純化單元和熱交互單元，通過控制低純氫氣進入初級純化模塊第一純化單元和第二純化單元的順序，使得第一純化單元和第二純化單元交替進行吸氫反應和放氫反應；同時通過熱交互單元為放氫反應供熱并將吸氫反應釋放的熱能儲存，且利用儲存的熱能為放氫反應供熱；
3、s22，吸氫反應完成后、且放氫反應開始前，通過設置在第一純化單元和第二純化單元上的排氣管將廢氣排出。
4、本方案的有益效果為：固態(tài)儲氫材料在特定溫度/壓力下可逆吸放氫，以鎂基固態(tài)儲氫材料為例（主要反應式：mg?+?h2?mgh2），其晶格對氫氣分子具有選擇性吸附能力，且對部分雜質（如co、ch4）吸附能力弱，具備純化潛力。本方案利用固態(tài)儲氫材料對氫氣的高親和力與雜質分子的尺寸/極性差異，實現(xiàn)物理-化學協(xié)同純化，基于鎂基固態(tài)儲氫材料對氫氣的選擇性吸附能力，利用鎂基固態(tài)儲氫材料將氫氣吸附，并將雜質氣體排出，使得氫氣的純度提高，純度最高可達99.9999%；同時，氫氣吸附階段放熱產(chǎn)生的多余熱量交互至氫氣脫附階段吸熱提供熱能；末級熱油泵交互單元將氫氣冷卻單元產(chǎn)生的熱能通過油儲熱能用于純化單元固態(tài)儲氫材料吸放氫的熱能提供與調節(jié)；實現(xiàn)氫氣純化過程中熱能的充分利用、降低整體能耗。
5、進一步，s21中，第一純化單元和第二純化單元均包括導熱腔，熱交互單元包括第一儲存腔、第二儲存腔和油泵，第一儲存腔和第二儲存腔分別與第一純化單元和第二純化單元的導熱腔連通并形成閉合的回路，第一儲存腔內存儲有用于為放氫反應提供熱源的導熱油，第二儲存腔內存儲有用于將吸氫反應釋放熱能吸收的導熱油，油泵設置在回路上并能控制第一儲存腔和第二儲存腔內的導熱油在回路上流動方向。
6、有益效果：通過導熱油流動，當?shù)谝患兓瘑卧M行吸氫反應放熱、且第二純化單元進行放氫反應吸熱時，熱交互單元通過油泵將第一儲存腔內儲存的導熱油輸送至第二純化單元的導熱腔，為第二純化單元發(fā)生的放氫反應提供熱能，并將第二儲存腔內存儲的導熱油輸送至第一純化單元的導熱腔，通過導熱油將第二純化單元吸氫反應釋放的熱能儲存，同時將第一純化單元導熱腔內消耗了熱能的導熱油輸送到第二儲存腔，第二純化單元內吸收了熱能的導熱油輸送到第一存儲腔，使得吸氫反應釋放的熱能得到合理利用，并利用放氫反應對進入存儲腔的導熱油進行降溫，提高了能量的使用效率，降低能源的消耗。
7、進一步，s21中氫氣純化系統(tǒng)包括若干初級純化模塊，若干初級純化模塊第一純化單元和第二純化單元分別串聯(lián)，形成第一純化通道和第二純化通道，第一純化通道內相鄰的第一純化單元進行吸氫反應和放氫反應，第二純化通道內相鄰的第二純化單元進行吸氫反應和放氫反應。通過多個純化模塊串聯(lián)，低純氫氣依次經(jīng)過串聯(lián)的純化模塊并交替進行吸氫反應和放氫反應，使得低純氫氣可經(jīng)過多次吸附和脫離，純度更高，使用者可依據(jù)需求將多個純化模塊串聯(lián)，得到需求的純度。
8、進一步，s21中氫氣純化系統(tǒng)還包括末級純化模塊，末級純化模塊設置在純化通道的出氣端，末級純化模塊也包括第一純化單元、第二純化單元和熱交互單元，末級純化模塊還包括冷卻模塊設置在第一純化通道和第二純化通道的出氣端并能對流經(jīng)出氣端的熱能進行收集并轉移至熱交互單元。通過在純化模塊的基礎上增加冷卻模塊，得到末級純化模塊，純化后的氫氣經(jīng)過冷卻模塊降溫后排出，使得純化后排出的高純氫氣的溫度更低，適用的范圍更廣。
9、進一步，冷卻模塊包括第一氫氣冷卻單元和第二氫氣冷卻單元，第一氫氣冷卻單元和第二氫氣冷卻單元分別設置在末級純化模塊的第一純化單元和第二純化單元的出氣管外壁，并與熱交互單元的第一儲存腔和第二儲存腔連通。
10、進一步，相鄰第一氫氣純化單元和相鄰第二氫氣純化單元之間分別設置有第一控制閥。
11、進一步，第一氫氣純化單元和第二氫氣純化單元均設置有尾氣排風口，尾氣排放口設置有尾氣排放閥，吸氫反應完成后，通過設置在第一純化單元和第二純化單元上的尾氣排放閥將廢氣排出。
12、進一步，還包括s1，預處理，將低純氫氣經(jīng)干燥過濾單元通入第一純化通道和第二純化通道，干燥過濾單元設置在第一純化通道和第二純化通道的進氣端，并通過干燥過濾單元將低純氫氣與第一純化通道和第二純化通道連通。
13、進一步，s1中，干燥過濾單元與第一純化通道和第二純化通道的進氣端之間設置有第二控制閥，并能通過第二控制閥控制經(jīng)干燥過濾單元后的氫氣的流向。
14、進一步，第一控制閥和尾氣排放閥均為單向閥。通過單向閥的設置，可避免純化過程中，純化后的高純氫氣與未純化或純度較低的低純氫氣混合，影響純化的效果。
1.一種基于固態(tài)儲氫材料的氫氣純化系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：包括如下步驟：s21將低純氫氣通入包括初級純化模塊的氫氣純化系統(tǒng)，并通過初級純化模塊對低純氫氣進行純化，初級純化模塊包括第一純化單元、第二純化單元和熱交互單元，通過控制低純氫氣進入初級純化模塊第一純化單元和第二純化單元的順序，使得第一純化單元和第二純化單元交替進行吸氫反應和放氫反應；同時通過熱交互單元為放氫反應供熱并將吸氫反應釋放的熱能儲存，且利用儲存的熱能為放氫反應供熱；
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于固態(tài)儲氫材料的氫氣純化系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：s21中，第一純化單元和第二純化單元均包括導熱腔，熱交互單元包括第一儲存腔、第二儲存腔和油泵，第一儲存腔和第二儲存腔分別與第一純化單元和第二純化單元的導熱腔連通并形成閉合的回路，第一儲存腔內存儲有用于為放氫反應提供熱源的導熱油，第二儲存腔內存儲有用于將吸氫反應釋放熱能吸收的導熱油，油泵設置在回路上并能控制第一儲存腔和第二儲存腔內的導熱油在回路上流動方向。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于固態(tài)儲氫材料的氫氣純化系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：s21中氫氣純化系統(tǒng)包括若干初級純化模塊，若干初級純化模塊第一純化單元和第二純化單元分別串聯(lián)，形成第一純化通道和第二純化通道，第一純化通道內相鄰的第一純化單元進行吸氫反應和放氫反應，第二純化通道內相鄰的第二純化單元進行吸氫反應和放氫反應。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于固態(tài)儲氫材料的氫氣純化系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：s21中氫氣純化系統(tǒng)還包括末級純化模塊，末級純化模塊設置在純化通道的出氣端，末級純化模塊也包括第一純化單元、第二純化單元和熱交互單元，末級純化模塊還包括冷卻模塊設置在第一純化通道和第二純化通道的出氣端并能對流經(jīng)出氣端的熱能進行收集并轉移至熱交互單元。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種基于固態(tài)儲氫材料的氫氣純化系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：冷卻模塊包括第一氫氣冷卻單元和第二氫氣冷卻單元，第一氫氣冷卻單元和第二氫氣冷卻單元分別設置在末級純化模塊的第一純化單元和第二純化單元的出氣管外壁，并與熱交互單元的第一儲存腔和第二儲存腔連通。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種基于固態(tài)儲氫材料的氫氣純化系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：相鄰第一氫氣純化單元和相鄰第二氫氣純化單元之間分別設置有第一控制閥。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種基于固態(tài)儲氫材料的氫氣純化系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：第一氫氣純化單元和第二氫氣純化單元均設置有尾氣排風口，尾氣排放口設置有尾氣排放閥，吸氫反應完成后，通過設置在第一純化單元和第二純化單元上的尾氣排放閥將廢氣排出。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種基于固態(tài)儲氫材料的氫氣純化系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：還包括s1，預處理，將低純氫氣經(jīng)干燥過濾單元通入第一純化通道和第二純化通道，干燥過濾單元設置在第一純化通道和第二純化通道的進氣端，并通過干燥過濾單元將低純氫氣與第一純化通道和第二純化通道連通。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種基于固態(tài)儲氫材料的氫氣純化系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：s1中，干燥過濾單元與第一純化通道和第二純化通道的進氣端之間設置有第二控制閥，并能通過第二控制閥控制經(jīng)干燥過濾單元后的氫氣的流向。
10.根據(jù)權利要求9所述的一種基于固態(tài)儲氫材料的氫氣純化系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：第一控制閥和尾氣排放閥均為單向閥。