【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海底储氢，具体是一种大规模水下恒压储氢装置。
技术介绍
1、随着人类对海洋资源的深入开发与利用，尤其是海水直接制氢技术的突破性进展，大规模海洋储氢技术应运而生，并展现出巨大的应用潜力和市场需求。氢气作为一种高效、清洁的能源载体，其低密度、高扩散性和低燃点的特性在带来能源革命的同时，也给其安全、高效的储存与运输带来了前所未有的挑战。特别是在海洋环境下，如何克服自然环境因素，实现氢气的长期、稳定且安全的储存，成为当前氢能技术发展中亟待解决的关键问题。
2、目前，主流的海洋储氢技术主要聚焦于浮式存储方案。这种技术通过在海面上布置大型储氢罐，利用浮力原理进行氢气的储存与管理。然而，这一方法在实践中面临着多重挑战与局限性。首先，浮式储氢罐直接暴露于恶劣的海洋环境中，长期遭受强风、巨浪和季节性浮冰的冲击与侵蚀，这不仅加速了储罐材料的老化与腐蚀，还增加了维护成本和安全隐患。其次，浮式存储依赖于高压储气罐来提升氢气的储能密度，但受限于材料科学与结构设计的当前水平，高压储罐的应力强度成为制约氢气存储效率与安全性的重要因素。这意味着，为了维持足够的储能密度，必须采用更高标准、更昂贵的储罐材料和技术，从而进一步提升了成本。此外，浮式储氢方案还存在占用大量海上空间资源的问题。随着氢能产业的快速发展，大规模储氢设施的需求急剧增加，而海洋空间作为公共资源，其有效利用直接关系到渔业生产、海上运输等多个行业的可持续发展。浮式储氢罐的广泛部署，无疑会对海洋生态环境造成一定干扰，限制渔业活动的自由度，甚至可能影响到海上航道的畅通与安全，引
3、相较于海上平台存储，虽然水下存储能够节省宝贵的海面及近海空间资源，但海底复杂多变的地理环境(如海底地形起伏、海底沉积物分布不均等)对储氢设施的设计与部署构成了严峻挑战。水下储氢设施一旦部署，其维护成本和技术难度远高于海面设施。深海环境对设备的耐腐蚀性、密封性及远程监控能力提出了极高要求。在深水环境中，随着水深增加，静水压力急剧上升，这对常规大规模储气罐的结构强度和材料性能构成了巨大考验。
4、因此，针对以上现状，迫切需要提供一种大规模水下恒压储氢装置，以克服当前实际应用中的不足。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种大规模水下恒压储氢装置，旨在解决上述
技术介绍
中的问题。
2、本专利技术是这样实现的，一种大规模水下恒压储氢装置，包括：
3、储氢罐、氢气供气网络和氢气运输管道，所述储氢罐与氢气供气网络之间通过氢气运输管道连接；
4、所述储氢罐包括刚性储气罐以及设置于刚性储气罐底部的复合吸力沉箱，所述刚性储气罐内设置有与氢气运输管道相连接的中央管道，所述刚性储气罐的底部还设置有用于海水流入或排出的海水端口，且海水端口内还设置有用于对海水进行过滤的海水过滤器，所述刚性储气罐内还设置有用于防止压缩氢气与海水接触的储罐柔性膜。
5、作为本专利技术进一步的方案：所述氢气供气网络上设有氢气进出口阀门，且氢气供气网络上的氢气进出口阀门连接有低压氢气输送管道，所述氢气运输管道上设有氢气进出口阀门，且中央管道与氢气运输管道上的氢气进出口阀门连接。
6、作为本专利技术进一步的方案：所述刚性储气罐由半球形罐顶和圆柱体罐身组成，且刚性储气罐与复合吸气沉箱的中心位置相连接。
7、作为本专利技术进一步的方案：所述刚性储气罐的侧壁外侧设有保护层，所述保护层采用聚氨酯和橡胶材料制成；
8、所述保护层的外侧还设置有用于抗腐蚀的外壁，且外壁采用改进混凝土制成。
9、作为本专利技术进一步的方案：所述刚性储气罐的侧壁内设有海水监测装置，所述海水监测装置呈长尺型布置在刚性储气罐内部的两侧，且海水监测装置上按刻度分布水位传感器，所述水位传感器的上下两端分别与刚性储气罐的最高位置和最低位置相对应。
10、作为本专利技术进一步的方案：所述刚性储气罐上附有温压监测装置。
11、作为本专利技术进一步的方案：所述储罐柔性膜由内部基体材料层、中层隔热材料和外层增强材料组成。
12、作为本专利技术进一步的方案：所述氢气运输管道和中央管道均采用两层结构，内层为高钢级抗氢管材和阻氢涂层，外层为玻璃钢和耐海水涂层。
13、所述氢气运输管道和中央管道的两层结构之间均设有信号通道。
14、作为本专利技术进一步的方案：所述海水端口分别对称布置在刚性储气罐与复合吸气沉箱上。
15、所述海水过滤器为自清洗过滤器。
16、作为本专利技术进一步的方案：所述复合吸力沉箱的上层为沉箱基础，并配有混凝土重块和钢筋环肋，复合吸力沉箱的下层由混凝土外壁和钢材骨架构成。
17、所述复合吸力沉箱上还设置有吊耳。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
19、1、本申请以复合吸力沉箱为基底，链接索道进行一体化进行海底安装和回收，提高了储氢装置实施和维护的效率，同时对地理位置需求小，克服了地理限制；
20、2、本申请构造简单，氢气的输入和排出通过一组管道即可完成，节省成本且便于日常维护，所述刚性储气罐采用改进混凝土外壁，既满足了抗压要求，又提供了较低的成本需求，有利于提高水下储氢的商业可行性；
21、3、本申请所述刚性储气罐和复合吸气沉箱通过海水端口进行压力的自主调解，保持装置内部氢气压力与相应水深的静水压力相同，减少了刚性储气罐和复合吸气沉箱的强度需求和疲劳损耗，提高了长期储存氢气的稳定性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种大规模水下恒压储氢装置，包括储氢罐、氢气供气网络和氢气运输管道，所述储氢罐与氢气供气网络之间通过氢气运输管道连接，其特征在于，所述储氢罐包括刚性储气罐以及设置于刚性储气罐底部的复合吸力沉箱，所述刚性储气罐内设置有与氢气运输管道相连接的中央管道，所述刚性储气罐的底部还设置有用于海水流入或排出的海水端口，且海水端口内还设置有用于对海水进行过滤的海水过滤器，所述刚性储气罐内还设置有用于防止压缩氢气与海水接触的储罐柔性膜。
2.根据权利要求1所述的大规模水下恒压储氢装置，其特征在于，所述氢气供气网络上设有氢气进出口阀门，且氢气供气网络上的氢气进出口阀门连接有低压氢气输送管道，所述氢气运输管道上设有氢气进出口阀门，且中央管道与氢气运输管道上的氢气进出口阀门连接。
3.根据权利要求1所述的大规模水下恒压储氢装置，其特征在于，所述刚性储气罐由半球形罐顶和圆柱体罐身组成，且刚性储气罐与复合吸气沉箱的中心位置相连接。
4.根据权利要求1所述的大规模水下恒压储氢装置，其特征在于，所述刚性储气罐的侧壁外侧设有保护层，所述保护层采用聚氨酯和橡胶材料制成；>
5.根据权利要求4所述的大规模水下恒压储氢装置，其特征在于，所述刚性储气罐的侧壁内设有海水监测装置，所述海水监测装置呈长尺型布置在刚性储气罐内部的两侧，且海水监测装置上按刻度分布水位传感器，所述水位传感器的上下两端分别与刚性储气罐的最高位置和最低位置相对应。
6.根据权利要求5所述的大规模水下恒压储氢装置，其特征在于，所述刚性储气罐上附有温压监测装置。
7.根据权利要求1所述的大规模水下恒压储氢装置，其特征在于，所述储罐柔性膜由内部基体材料层、中层隔热材料和外层增强材料组成。
8.根据权利要求1所述的大规模水下恒压储氢装置，其特征在于，所述氢气运输管道和中央管道均采用两层结构，内层为高钢级抗氢管材和阻氢涂层，外层为玻璃钢和耐海水涂层；
9.根据权利要求1所述的大规模水下恒压储氢装置，其特征在于，所述海水端口分别对称布置在刚性储气罐与复合吸气沉箱上；
10.根据权利要求1所述的大规模水下恒压储氢装置，其特征在于，所述复合吸力沉箱的上层为沉箱基础，并配有混凝土重块和钢筋环肋，复合吸力沉箱的下层由混凝土外壁和钢材骨架构成；
...【技术特征摘要】
1.一种大规模水下恒压储氢装置，包括储氢罐、氢气供气网络和氢气运输管道，所述储氢罐与氢气供气网络之间通过氢气运输管道连接，其特征在于，所述储氢罐包括刚性储气罐以及设置于刚性储气罐底部的复合吸力沉箱，所述刚性储气罐内设置有与氢气运输管道相连接的中央管道，所述刚性储气罐的底部还设置有用于海水流入或排出的海水端口，且海水端口内还设置有用于对海水进行过滤的海水过滤器，所述刚性储气罐内还设置有用于防止压缩氢气与海水接触的储罐柔性膜。
2.根据权利要求1所述的大规模水下恒压储氢装置，其特征在于，所述氢气供气网络上设有氢气进出口阀门，且氢气供气网络上的氢气进出口阀门连接有低压氢气输送管道，所述氢气运输管道上设有氢气进出口阀门，且中央管道与氢气运输管道上的氢气进出口阀门连接。
3.根据权利要求1所述的大规模水下恒压储氢装置，其特征在于，所述刚性储气罐由半球形罐顶和圆柱体罐身组成，且刚性储气罐与复合吸气沉箱的中心位置相连接。
4.根据权利要求1所述的大规模水下恒压储氢装置，其特征在于，所述刚性储气罐的侧壁外侧设有保护层，所述保护层采用聚氨酯和橡胶材料制成；
...【专利技术属性】
技术研发人员：范金洋，郭朋煜，文沛然，董汶鑫，刘文浩，杨镇宇，杨帆，李宗泽，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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