本發(fā)明涉及一種氣體壓縮系統(tǒng)以及一種用氣體壓縮系統(tǒng)壓縮氣體的方法

背景技術(shù)：

壓縮氣體在許多技術(shù)領(lǐng)域，包括氣動技術(shù)(pneumatics)、能源儲存(energy storage)、運(yùn)載科技(vehicles)等，都有廣泛的應(yīng)用。此外，一般工業(yè)所使用的自動化儀器系統(tǒng)或是機(jī)械化系統(tǒng)如氣動技術(shù)儀器的操作也都需要應(yīng)用壓縮氣體。

氣體壓縮系統(tǒng)(gas compression system)多應(yīng)用于增加壓縮氣體的壓力。目前有部分壓力儲存裝置具有儲存高達(dá)875巴(bar)氣壓的氣體能力。一般而言，氣體可被壓縮到氣壓30巴左右而不需要花費(fèi)大量的成本及能源。然而，若要壓縮氣體超過氣壓30巴以上則會導(dǎo)致所耗費(fèi)的成本和能源大大增加。因此，相對于儲存高壓氣體，要如何能夠達(dá)到簡易壓縮高壓氣體是頗為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種壓縮系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)(compressor)、吸附裝置(adsorption device)以及流體控制裝置(fluid control device)。該壓縮機(jī)包括加壓腔體(pressurizing chamber)，該加壓腔體包括第一端口(port)和第二端口。該第一端口用于接收氫氣，且該第二端口用于輸出氫氣。該吸附裝置用于輸出氫氣至該第一端口和吸附由該第二端口輸出的氫氣。該吸附裝置包括連接至該加壓腔體的該第一端口或該第二端口的第一容器(container)以及連接至該加壓腔體的該第一端口或該第二端口的第二容器。該第一容器具有氫吸附材料(hydrogen adsorption material)，且該第二容器具有該氫吸附材料。該第一容器以及該第二容器的該氫吸附材料于加熱時(shí)釋放氫氣并在冷卻時(shí)吸附氫氣。該液體控制裝置用于提供第一流體(fluid)與第二流體的兩者之一至該第 一容器，并提供另一者至該第二容器。該第一流體的溫度高于該第二流體的溫度。

本發(fā)明提供一種以氣體壓縮系統(tǒng)壓縮氣體的方法。該氣體壓縮系統(tǒng)包括了壓縮機(jī)、流體控制系統(tǒng)、具有氫吸附材料的第一容器以及具有該氫吸附材料的第二容器。該壓縮氣體方法包括以下步驟。在步驟(a)，通過流體控制裝置從第一流體源提供第一流體至該第一容器以加熱該第一容器的該氫吸附材料，以及從第二流體源提供第二流體至該第二容器以冷卻該第二容器的該氫吸附材料，其中該第一流體的溫度比該第二流體的溫度高，且該氫吸附材料于加熱時(shí)釋放氫氣而且冷卻時(shí)吸附氫氣。然后，在步驟(b)，開啟該壓縮機(jī)的第一端口以接收從該第一容器釋放出的氫氣以推動活塞進(jìn)行壓縮。接著，在步驟(c)，關(guān)閉該壓縮機(jī)的該第一端口并開啟該壓縮機(jī)的第二端口以輸出氫氣。在步驟(d)，以該第二容器的該氫吸附材料吸附來自該壓縮機(jī)的該第二端口的氫氣，并在吸附氫氣后關(guān)閉該第二端口。接著，在步驟(e)，若該第一容器的氫氣壓力比第一預(yù)設(shè)閥值為高，重復(fù)步驟(b)至步驟(d)。接著，步驟(f)，當(dāng)該第一容器的該氫氣壓力比該第一預(yù)設(shè)閥值低，則提供該第二流體至該第一容器以冷卻該第一容器的該氫吸附材料，以及提供該第一流體至該第二容器以加熱該第二容器的該氫吸附材料。接著，步驟(g)，以該第一容器的該氫吸附材料吸附從該第二容器釋放的氫氣直到該第一容器的該氫氣壓力比第二預(yù)設(shè)閥值高。接著，在步驟(h)中，步驟(a)至步驟(h)會重復(fù)。

本發(fā)明提供一種以氣體壓縮系統(tǒng)壓縮氣體的方法。該氣體壓縮系統(tǒng)包括了壓縮機(jī)、流體控制系統(tǒng)、具有氫吸附材料的第一容器以及具有該氫吸附材料的第二容器。該壓縮氣體方法的包括以下步驟。在步驟(a)，通過流體控制裝置從第一流體源提供第一流體至該第一容器以加熱該第一容器的該氫吸附材料，以及從第二流體源提供第二流體至該第二容器以冷卻該第二容器的該氫吸附材料，其中該第一流體的溫度比該第二流體的溫度高，且該氫吸附材料于加熱時(shí)釋放氫氣以及冷卻時(shí)吸附氫氣。接著，在步驟(b)，開啟該壓縮機(jī)的第一端口以接收從該第一容器釋放的該氫氣以推動一活塞進(jìn)行壓縮。接著，在步驟(c)，關(guān)閉該壓縮機(jī)的該第一端口并開啟該壓縮機(jī)的第二端口以輸出該氫氣。接著，在步驟(d)，以該第二容器的氫吸附材料吸附從該壓縮機(jī)的第二端口來的氫氣，并且在吸附該氫氣之后關(guān)閉該第二端口。接著，在步驟(e)，若該第一容器的氫氣壓力比第一預(yù)設(shè)閥值高，重復(fù)步驟(b)至步驟(d)。 接著，在步驟(f)，當(dāng)該第一容器的氫氣壓力比該第一預(yù)設(shè)閥值低，則提供該第二流體至該第一容器以冷卻該第一容器的氫吸附材料，以及提供該第一流體至該第二容器以加熱該第二容器的氫吸附材料。接著，在步驟(g)，開啟該壓縮機(jī)的第一端口來接收該第二容器輸出的氫氣以推動該活塞進(jìn)行壓縮。接著，在步驟(h)，關(guān)閉該壓縮機(jī)的第一端口并開啟該壓縮機(jī)的第二端口以輸出該氫氣。接著，在步驟(i)，以該第一容器的該氫吸附材料吸附從該壓縮機(jī)的第二端口來的氫氣，并且在吸附該低壓氫氣之后關(guān)閉該第二端口。接著，在步驟(j)，若該第二容器的氫氣壓力比第二預(yù)設(shè)閥值高，重復(fù)步驟(g)至步驟(i)。接著，在步驟(k)，當(dāng)該第二容器的氫氣壓力比該第二預(yù)設(shè)閥值低時(shí)，則回復(fù)到步驟(a)并重復(fù)步驟(a)至步驟(k)。

下文特舉優(yōu)選實(shí)施例并配合所附的附圖做詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例的氣體壓縮系統(tǒng)的示意圖；

圖2為圖1的該氣體壓縮系統(tǒng)在不同狀態(tài)下的示意圖；

圖3為使用圖1的該氣體壓縮系統(tǒng)的氣體壓縮方法的流程圖；

圖4為本發(fā)明的另一實(shí)施例的氣體壓縮系統(tǒng)的示意圖；

圖5為圖4的該氣體壓縮系統(tǒng)于不同狀態(tài)的示意圖；

圖6為使用圖4的該氣體壓縮系統(tǒng)的氣體壓縮方法的流程圖；

圖7為本發(fā)明的實(shí)施例所得氫氣壓力實(shí)驗(yàn)結(jié)果的線圖；

圖8為圖7的實(shí)施例所得壓縮氣體實(shí)驗(yàn)結(jié)果的線圖。

符號說明

100、200：氣體壓縮系統(tǒng)

110：壓縮機(jī)

110a、110b、120a、120b、244a、244b、244c：單通閥

112：加壓腔體

112a：第一端口

112b：第二端口

114：壓縮腔體

114a：第三端口

114b：第四端口

116：活塞

116a：第一末端

116b：第二末端

116c：軸

120：吸附裝置

120c、134a、134b、134c、134d：開閉閥

122：第一容器

122a、124a：熱交換器

122b、124b：進(jìn)口/出口

122c、124c：開口

124：第二容器

130：流體控制裝置

130a：第一流體

130b：第二流體

132a、132b、240a、240b：三通閥

136a：第一流體源

136b：第二流體源

242：梭閥

H1：高壓氫氣

H2：低壓氫氣

G1：低壓氣體

G2：壓縮氣體

具體實(shí)施方式

圖1是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的氣體壓縮系統(tǒng)的示意圖。在圖1所示的該氣體壓縮系統(tǒng)100包括壓縮機(jī)110、吸附裝置120及流體控制裝置130。

該流體控制裝置130用于從第一流體源(fluid source)136a提供第一流體130a以及從第二流體源136b提供第二流體130b。在此實(shí)施例中，該第一流體130a的溫度比該第二流體130b高。該第一流體130a和該第二流體130b可為任一類別的流體，可為液體或氣體。在此實(shí)施例中，以該第一流體130a為熱水而該第二流體130b為冷水為例。然而本發(fā)明實(shí)施例并不以該例為限。 本領(lǐng)域的普通技術(shù)者是可以使用合適類別的流體來做為該第一流體130a以及該第二流體130b。例如，該第一流體130a和該第二流體130b可分別為熱或冷的廢水或該氣體壓縮系統(tǒng)100所使用的過剩流體。該氣體壓縮系統(tǒng)100可以作為回收該廢水以及該過剩流體的方法。

在此實(shí)施例中，該流體控制裝置130包括三通閥(three way valve)132a以及三通閥132b。該流體控制裝置130也包括四個(gè)開閉閥(on-off valve)134a、134b、134c及134d。該開閉閥134a被配置在該第一流體源136a和該三通閥132a的端口之間的流體通道(fluid flow path)上。該開閉閥134d被配置在該第二流體源136b和該三通閥132a的另一端口之間的流體通道上。該開閉閥134c被配置在該第二流體源136b和該三通閥132b的端口之間的流體通道上。該開閉閥134b被配置在該第一流體源136a和該三通閥132b的另一端口之間的流體通道上。通過開關(guān)該些開閉閥134a、134b、134c以及134d，該流體控制裝置130控制該第一流體130a或是該第二流體130b流至該些三通閥132a及132b。該些流體通道例如可以為讓流體流過的一些管線(tubes)或配管(pipes)。可以使用本領(lǐng)域任何合適的方法或手段裝置作為該第一流體130a和第二流體130b得以流過的流體通道。

該吸附裝置120包括一第一容器122和一第二容器124。該第一容器122以及該第二容器124都具一氫吸附材料。舉例說明，該氫吸附材料可以為一金屬氫化物。該氫吸附材料可以為一第一材料和一第二材料所形成的一復(fù)合材料。舉例說明，該第一材料可為鈦、鑭、鎂、鍶、鋰、鉻、銥、鈣及鈀。舉例說明，該第二材料可為銀、鎳、金、鉑、銅、鈷、鋁、鐵、釩、錳及砷。然而，該復(fù)合材料并不局限于此，并且該氫吸附材料可以為本領(lǐng)域所知可以應(yīng)用的任何材料。該氫吸附材料可以因應(yīng)不同溫度變化釋放出加壓的氫氣。舉例說明，在室溫的狀況下(約攝氏25度)，該氫吸附材料可以釋放氣壓在1-3巴的加壓氫氣。另外，例如在攝氏60度的條件下，該氫吸附材料一般可以釋放壓力約20巴的加壓氫氣直到所有的氫氣被釋放完。而在攝氏100度的條件下，該氫吸附材料一般可以釋放約壓力30巴的加壓氫氣。該氫吸附材料的另外一項(xiàng)特征就是在一低溫時(shí)，該氫吸附材料會吸附氫氣。該第一容器122以及該第二容器124的該氫吸附材料是相同的。然而本發(fā)明并沒有限制至所揭露實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)者可以視情況于該第一容器122以及該第二容器124使用不同的適用氫吸附材料。

也就是說，該第一容器122以及該第二容器124的該氫吸附材料于加熱后釋放高壓氫氣(high pressure hydrogen gas)H1，并且冷卻后吸附低壓氫氣(low pressure hydrogen gas)H2。該些容器擁有比較高的溫度者，其氫吸附材料會釋放高壓氫氣。該些容器擁有比較低的溫度者，其該氫吸附材料會吸附氫氣。

該第一容器122具有熱交換器(heat exchanger)122a，該第二容器124具有熱交換器124a。該熱交換器122a連接該三通閥132a而使該第一流體130a或該第二流體130b流經(jīng)該三通閥132a而流過該熱交換器122a。該熱交換器124a連接該三通閥132b而使該第一流體130a或該第二流體130b流經(jīng)該三通閥132b而流過該熱交換器124a。如此，該些熱交換器122a、124a就可以分別控制該第一容器122及該第二容器124的溫度。在此實(shí)施例中，該流體流經(jīng)該些熱交換器122a、124a的輸入(Input)以及輸出(output)(箭頭標(biāo)記于圖1標(biāo)示該些熱交換器122a、124a輸出流體)，但該流體不會直接接觸到該氫吸附材料。然而本發(fā)明并不限于所述實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)者可以視情況于采用合適類別的熱交換器，通過該第一流體130a和該第二流體130b來控制該第一容器122及該第二容器124的溫度。

該壓縮機(jī)110包括加壓腔體112和壓縮腔體(compression chamber)114。該加壓腔體112包括第一端口112a以及第二端口112b。該第一端口112a用于接收由該第一容器122所釋放的該高壓氫氣H1。該第二端口112b用于輸出該低壓氫氣H2。

該壓縮腔體114包括用以輸入低壓氣體G1并使其被壓縮的第三端口114a，以及第四端口114b使壓縮氣體G2經(jīng)此被排出。該低壓氣體(low pressure gas)G1可以為任何一種使用者欲壓縮的氣體，且沒有限定是何種特殊的氣體。該低壓氣體G1可以通過連接該第三端口114a的單通閥(one way valve)110a進(jìn)入該壓縮腔體114。該單通閥110a允許該低壓氣體G1流經(jīng)該第三端口114a并阻隔該低壓氣體G1回流至該低壓氣體G1的源頭。換句話說，該單通閥110a只允許氣體以朝向該第三端口114a的方向流動。該壓縮氣體G2通過連結(jié)該第四端口114b的單通閥110b來被排出。也就是說，當(dāng)該低壓氣體G1被壓縮且該第四端口114b開啟時(shí)，該壓縮氣體G2會流經(jīng)該單通閥110b而被排出。該單通閥110b允許該壓縮氣體G2流經(jīng)但會阻隔該壓縮氣體G2回流至該第四端口114b。也就是說，該單通閥110b只允許氣 體以遠(yuǎn)離該第四端口114b的方向流動。然而本發(fā)明并不限于所述實(shí)施例。該些單通閥110a、110b是可以被省略的?；蛘?，可使用其他的一些構(gòu)件用以提供該低壓氣體G1流至該第三端口114a，并且從該第四端口114b排出該壓縮氣體G2。

該壓縮機(jī)110還包括具有第一末端116a和第二末端116b的活塞(piston)116。該活塞116的該第一末端116a以可滑動的方式(slidably)配置于該加壓腔體112內(nèi)以及該活塞116的該第二末端116b以可滑動的方式配置于該壓縮腔體114內(nèi)。該活塞116的該第一末端116a和該第二末端116b以氣密(gas tight)方式被設(shè)置于加壓腔體112和壓縮腔體114中。該第一末端116a和該第二末端116b以一軸(shaft)116c互相連接。在本實(shí)施例中，該活塞116的該第一末端116a的截面積比該第二末端116b的截面積要大。

該氣體壓縮系統(tǒng)100包括單通閥120a，其被配置在該第一容器122的進(jìn)口/出口(inlet/outlet)122b和該加壓腔體112的第一端口112a之間的流體通道上。該氣體壓縮系統(tǒng)100包括單通閥120b，其被配置在該第二容器124的進(jìn)口/出口124b和該加壓腔體112的第二端口112b之間的流體通道上。

圖1中，該開閉閥134a被開啟且該開閉閥134b被關(guān)閉。該第一流體130a經(jīng)由該三通閥132a被提供至該熱交換器122a以加熱該第一容器122內(nèi)的氫吸附材料。因此，該第一容器122處于高溫及高壓的狀態(tài)，而該第一容器122的該氫吸附材料釋放出該高壓氫氣H1。該高壓氫氣H1從該第一容器122的該進(jìn)口/出口122b流經(jīng)該單通閥120a至該加壓腔體112的該第一端口112a。該單通閥120a允許該高壓氫氣H1流向該第一端口112a，并阻隔該高壓氫氣H1回流至該第一容器122的該進(jìn)口/出口122b。該開閉閥134c被開啟和該開閉閥134d被關(guān)閉，使該第二流體經(jīng)由該三通閥132b流向該熱交換器124a以冷卻該第二容器124的氫吸附材料。

當(dāng)該高壓氫氣H1經(jīng)由該第一端口112a流進(jìn)該加壓腔體112，因?yàn)樵摶钊?16處于氣密狀態(tài)而使該活塞116的第一末端116a被該高壓氫氣H1推動。該活塞116的第一末端116a以該軸116c連接于該第二末端116b，例如當(dāng)該第一末端116a被推動向上遠(yuǎn)離該第一端口112a及該第二端口112b時(shí)，該第二末端116b也被推向該壓縮腔體114的該第三端口114a和該第四端口114b。該第三端口114a開啟以允許該低壓氣體G1進(jìn)入。然后該第三端口114a被關(guān)閉且該活塞的該第二末端116b壓縮在該壓縮腔體114內(nèi)的低壓氣體G1。 該第四端口114b然后開啟以排出該壓縮氣體G2。為排出該壓縮氣體G2，該活塞116的該第二末端116b被推動至該壓縮腔體114的末端，如圖1所示。圖1于該加壓腔體112的箭頭標(biāo)記顯示該活塞116被該高壓氫氣H1所推動。當(dāng)該活塞116的該第二末端116b被推動到該壓縮腔體114的末端時(shí)，該第一端口112a被關(guān)閉，而該高壓氫氣H1會因?yàn)樵摶钊?16被上推導(dǎo)致體積的改變而成為該低壓氫氣H2。然而，該高壓氫氣H1也可以持續(xù)維持在高壓的狀態(tài)。在本實(shí)施例的范例中，該高壓氫氣H1轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪簹錃釮2，僅為示范性描述。接著，該第二端口112b開啟且該低壓氫氣H2流過該單通閥120b，至該第二容器124的該進(jìn)口/出口124b。如上所述，該第二流體130b流過該第二容器的該熱交換器124a以冷卻該第二容器的該氫吸附材料。因此，該第二容器124就處于低溫以及低壓的狀態(tài)。故該第二容器124的該氫吸附材料用于吸附氫氣。該低壓氫氣H2流過該第二容器的該進(jìn)口/出口124b并且被該第二容器124的該氫吸附材料所吸附。該單通閥120b允許該低壓氫氣H2流過并阻隔該低壓氫氣H2回流至該第二端口112b。當(dāng)該低壓氫氣H2流出該第二端口112b，該活塞116滑回初始狀態(tài)(以圖2為例，箭頭指示往下方表示該活塞滑回底部位置)。然后，該第一端口112a被開啟且該第二端口112b被關(guān)閉，以重復(fù)驅(qū)動該活塞116壓縮該低壓氣體G1的過程。

本實(shí)施例中，顯示從該第一容器122所釋放的該高壓氫氣H1驅(qū)動該活塞以壓縮該壓縮腔體114內(nèi)的該低壓氣體G1。從該第四端口114b所排出的該壓縮氣體G2的壓力取決于從該第一容器122所釋放的該高壓氣體H1的壓力。也就是說，當(dāng)該第一流體130a的溫度比較高，由該第一容器所釋放的該高壓氫氣H1壓力較大。因此，當(dāng)?shù)谝涣黧w130a的溫度較高時(shí)，該壓縮氣體G2的壓力也較大。由前所述，該第一流體130a可為廢水或是其他制作工藝所產(chǎn)生的多余流體。該流體的溫度可能不夠高以致無法為其他制作工藝所使用，但可以被該氣體壓縮系統(tǒng)100利用。只要該流體存在溫度差，就能夠被該氣體壓縮系統(tǒng)100所利用，而使其中一容器釋放氫氣而另一個(gè)容器吸附氫氣。

此外，該第一末端116a的截面積以及該第二末端116b的截面積之間的比例將會影響該壓縮氣體G2的壓力。其中壓力和截面積之間的關(guān)系采用以下的方程式來定義：

F＝P1xA1＝P2xA2。

在本方程式中，F(xiàn)代表力，P1代表該高壓氫氣的壓力，A1代表該第一末端116a的截面積，P2代表該壓縮氣體G2的壓力，以及A2代表該第二末端116b的截面積。這當(dāng)該截面積A1比較大而該截面積A2比較小時(shí)，該壓力P2將較大。通過該活塞116設(shè)計(jì)和該第一流體130a的溫度，使用者可以得到該壓縮氣體G2預(yù)期的壓力。如上所述，以在攝氏60度為例，該氫吸附材料一般會釋放壓力約為20巴的壓縮氫氣。在該第一末端116a的截面積相較于該第二末端116b的截面積為大的條件下，依照該第一末端116a的截面積和該第二末端116b的截面積之間的比例，該氣壓可被倍增調(diào)控。因此，該壓縮氣體G2可以在不需要非常大量的成本和能源狀態(tài)下非常容易的被壓縮使其氣體壓力超過30巴。

在本實(shí)施例中，該吸附裝置120還包括開閉閥120c，其被配置在該第一容器122的開口122c和該第二容器124的開口124c之間的流體通道上。圖1所示的狀態(tài)，該開閉閥120c被關(guān)閉以致在該第一容器122和該第二容器124之間沒有氣體流動。如上述所示，圖1顯示該氣體壓縮系統(tǒng)100處于進(jìn)行一氣體壓縮程序的狀態(tài)。

圖2是繪示圖1的該氣體壓縮系統(tǒng)在不同狀態(tài)下的示意圖。當(dāng)該高壓氫氣H1從該第一容器122釋放，在該第一容器122中的氫氣的壓力狀態(tài)(或說是一氫氣壓力)是下降。圖2中，該第一容器122中的氫氣的壓力狀態(tài)(或說是一氫氣壓力)比一預(yù)設(shè)閥值為低。圖2中的該活塞116的位置僅為例示，實(shí)際上當(dāng)該第一容器122的壓力狀態(tài)比預(yù)設(shè)閥值為低時(shí)該活塞116可位于任何一位置。圖2顯示該氣體壓縮系統(tǒng)100處于一再生過程(regeneration)，因?yàn)樵摰谝蝗萜?22中的氫氣壓力小于第一預(yù)設(shè)閥值。

圖2中，該開閉閥134b被開啟且該開閉閥134a被關(guān)閉而使該第一流體源136a的該第一流體130a被提供至該三通閥132b。該開閉閥134c被關(guān)閉且該開閉閥134d被開啟而使該第二流體源136b的該第二流體130b被提供至該三通閥132a。也就是說，該第一流體130a被提供至該第二容器124的該熱交換器124a，且該第二流體130b被提供至該第一容器122的該熱交換器122a。因此該第二容器124的溫度比該第一容器122的溫度高。

該第二容器124處于高溫以及高壓的狀態(tài)，并且該第二容器124的該氫吸附材料用于釋放該高壓氫氣H1。該單通閥120b阻隔從該進(jìn)口/出口124b釋出的該高壓氫氣H1回流至該第二端口112b。在圖2的狀態(tài)下，該開閉閥 120c被開啟而使氣體可以流經(jīng)該第一容器122和該第二容器124。該第一容器122被該第二流體130b冷卻而處于一低壓狀態(tài)。因此，該第一容器122的該氫吸附材料用于吸附氫氣。因此，從該第二容器124釋放的該高壓氫氣H1流經(jīng)該開閉閥120c至處于低壓狀態(tài)的該第一容器122。該第一容器122的該氫吸附材料用于吸附來自該第二容器124所釋放出的氫氣。從該第二容器124釋放的該高壓氫氣H1持續(xù)流動并被該第一容器122的氫吸附材料所吸附直到該第一容器122的壓力高于第二預(yù)設(shè)閥值。在本實(shí)施例中，從該第二容器124釋放的該高壓氫氣H1持續(xù)流動且被該第一容器122的氫吸附材料吸附，直到該第一容器122的壓力狀態(tài)與該第二容器124的壓力狀態(tài)相同為止。當(dāng)該第一容器122的壓力狀態(tài)和該第二容器124的壓力狀態(tài)是一樣的，或是該第一容器122的壓力狀態(tài)比該第二預(yù)設(shè)閥值為高時(shí)，該再生過程完成，且該開閉閥120c會被關(guān)閉。圖1所示的該氣體壓縮過程可以重復(fù)以壓縮氣體。

圖3是利用圖1的該氣體壓縮系統(tǒng)進(jìn)行氣體壓縮的方法的流程圖。該氣體壓縮系統(tǒng)100進(jìn)行氣體壓縮的方法包括以下的步驟。通過該流體控制裝置130提供該第一流體130a至該第一容器122以加熱該第一容器122的氫吸附材料，且提供該第二流體130b至該第二容器124以冷卻該第二容器124的氫吸附材料(步驟S102)。上述為如何提供該第一流體130a以及該第二流體130b的細(xì)節(jié)已見于前述描述故不再重復(fù)。此外，如前所述，該第一容器122用于釋放該高壓氫氣H1。接著，該加壓腔體112的該第一端口112a被開啟以接收來自該第一容器122所釋出的該高壓氫氣H1，以推動一活塞116進(jìn)行壓縮(步驟S104)。以上所述為氣體如何被該活塞116所壓縮的細(xì)節(jié)不再重復(fù)描述。接著，該第一端口112a被關(guān)閉以及該第二端口112b被開啟，以輸出該低壓氫氣(步驟S106)。接著，來自于該第二端口112b的該低壓氫氣H2被該第二容器124的該氫吸附材料所吸附，并且在該低壓氫氣H2被該第二容器124的該氫吸附材料所吸附后，該第二端口112b被關(guān)閉(步驟S108)。接著，決定是否該第一容器122的氫氣壓力比第一預(yù)設(shè)閥值低(步驟S110)。如果該第一容器的該氫氣壓力并沒有比第一預(yù)設(shè)閥值低，就會重復(fù)步驟S104至步驟S108以驅(qū)動該活塞116來連續(xù)壓縮該低壓氣體G1成為高壓氣體G2。當(dāng)該第一容器122的氫氣壓力比第一預(yù)設(shè)閥值低時(shí)，該第二流體130b被提供至該第一容器122以冷卻該第一容器122的氫吸附材料，且該第一流體 130a被提供至該第二容器124以加熱該第二容器124的氫吸附材料(步驟S112)。步驟S110所描述的細(xì)節(jié)可以圖2做為參考而不在文中重復(fù)說明。接著，以該第一容器122的該氫吸附材料吸附由該第二容器124所釋放的該高壓氫氣H1(步驟S114)。接著決定該第一容器122的氫氣壓力是否比第二預(yù)設(shè)閥值高(步驟S116)。如果該第一容器122的該氫氣壓力沒有比第二預(yù)設(shè)閥值高，就重復(fù)步驟S114。如果該第一容器122的該氫氣壓力比該第二預(yù)設(shè)閥值高，該程序回到步驟S102并重復(fù)步驟S102至S116。

圖4是根據(jù)另一實(shí)施例的氣體壓縮系統(tǒng)的示意圖。在圖4的該氣體壓縮系統(tǒng)200中，類似于圖1的該氣體壓縮系統(tǒng)100的元素或部件會標(biāo)示相同或是類似數(shù)字。明確的說，圖4的壓縮機(jī)110以及流體控制裝置130與圖1是相同的。類似的部件細(xì)節(jié)等敘述將不再重復(fù)。除了圖4的該吸附裝置220并沒有包括該開閉閥120c和該些開口122c、以及124c，圖4的該吸附裝置220與圖1的該吸附裝置120是類似的。圖4的該氣體壓縮系統(tǒng)200的不同之處在于：沒有包括圖1的該氣體壓縮系統(tǒng)100中作為該壓縮機(jī)110和該吸附裝置120間的流體連接的該單通閥120a和該單通閥120b。由圖4所示，該氣體壓縮系統(tǒng)200包括兩個(gè)三通閥240a、240b、一梭閥(shuttle valve)242、以及三個(gè)單通閥244a、244b、244c。

該三通閥240a被連接至該第一容器122的進(jìn)口/出口122b。該三通閥240b被連接至該第二容器124的進(jìn)口/出口124b。該梭閥242被配置在該三通閥240a、該三通閥240b和該第一端口112a之間的流體通道上。該梭閥242阻隔流體通過該三通閥240a和該三通閥240b之間，并且允許流體通過該三通閥240a和該第一端口112a之間或該三通閥240b和該第一端口112a之間。該單通閥244a被配置在該三通閥240a和該第二端口112b之間的流體通道上。該單通閥244b被配置在該梭閥242和該第一端口112a之間的流體通道上。該單通閥244c被配置在該三通閥240b和該第二端口112b之間的流體通道上。

圖4顯示該氣體壓縮系統(tǒng)200進(jìn)行一氣體壓縮程序。該第一流體130a被提供至該第一容器122且該第二流體130b被提供至該第二容器124。該流體控制裝置130、該吸附裝置220和該壓縮機(jī)110的細(xì)節(jié)敘述與圖1描述相同故不再重復(fù)敘述。

本實(shí)施例中，從該第一容器122釋放的該高壓氫氣H1流至該三通閥 240a。該三通閥240a允許該高壓氫氣H1流過，該高壓氫氣H1被該單通閥244a阻隔無法流至第二端口112b。該高壓氫氣H1也流至該梭閥242并被該梭閥242阻隔無法流至該三通閥240b。該梭閥242允許該高壓氫氣H1通過并流至該單通閥244b。該單通閥244b允許該高壓氫氣H1通過并流至該第一端口112a，并阻隔該高壓氫氣H1回流至該三通閥240a。該第一端口112a被開啟使該高壓氫氣H1流進(jìn)該加壓腔體112以推進(jìn)該活塞116。該活塞116接著被驅(qū)動以壓縮該低壓氣體G1。該活塞116壓縮該低壓氣體G1的程序可參考圖1所示，故本文此處不再重復(fù)。

該第一端口112a被關(guān)閉且該第二端口112b被開啟，且由該第二端口112b輸出的該低壓氫氣H2經(jīng)由該單通閥244c流至該三通閥240b，并被該單通閥244c阻隔無法回流至該第二端口112b。從該第二端口112b輸出的該低壓氫氣H2也流至該單通閥244a。然而，因?yàn)樵搯瓮ㄩy244a的阻隔閥(blocking valve)或球(ball)被該高壓氫氣H1所推動，該低壓氫氣H2無法流經(jīng)該單通閥244a至該三通閥240a。由該第二端口112b輸出的該低壓氫氣H2流至該三通閥240b并被該三通閥240b輸出至該梭閥242。該梭閥242的一阻隔閥或球被該高壓氫氣H1所推動，而該低壓氫氣H2無法流經(jīng)該梭閥242。該低壓氫氣H2流至該三通閥也流至該第二容器的該進(jìn)口/出口124b，并被該第二容器124的氫吸附材料所吸附。通過開啟和關(guān)閉該些端口112a、112b、114a、114b來重復(fù)上述程序以允許該活塞116持續(xù)壓縮該低壓氣體G1并且排出該壓縮氣體G2。

在此揭露該些單通閥和該梭閥可包括阻隔閥或球以允許或阻隔流體流動。然而，本發(fā)明并不限于此實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)者可以使用本發(fā)明所屬相關(guān)技術(shù)的任何形式的適用單通閥或梭閥。此外，該三通閥和該些開閉閥可為任何適用類型的閥。

圖5為圖4的該氣體壓縮系統(tǒng)于不同狀態(tài)下的示意圖。圖5中的該氣體壓縮系統(tǒng)200也進(jìn)行氣體壓縮程序。在此實(shí)施例中，該高壓氫氣H1被該第一容器122所釋放，該第一容器122中氫氣的壓力狀態(tài)降低。圖5中，該第一容器122中氫氣的壓力狀態(tài)比預(yù)設(shè)閥值低。根據(jù)圖5，當(dāng)該第一容器122的該氫氣壓力狀態(tài)比預(yù)設(shè)閥值低時(shí)，該氣體壓縮系統(tǒng)200進(jìn)行氣體壓縮過程。

詳細(xì)來說，該第一流體130a被提供至該第二容器124，該第二流體130b被提供至該第一容器122。該流體控制裝置130和該壓縮機(jī)110的敘述細(xì)節(jié) 與圖2的實(shí)施例相同，故此處不再重復(fù)。

本實(shí)施例中，該第二容器124被該第一流體130a加熱且釋放出高壓氫氣H1。該高壓氫氣H1流經(jīng)該三通閥240b且被單通閥244c所阻隔無法進(jìn)入該第二端口112b。該高壓氫氣H1也從該三通閥240b流至該梭閥242以推動該梭閥242的阻隔閥或球。該梭閥242的阻隔閥或球阻隔該高壓氫氣H1流至該三通閥240a。該梭閥242允許該高壓氫氣H1流經(jīng)該單通閥244b至該第一端口112a。該第一端口112a被開啟而使該高壓氫氣H1流進(jìn)該加壓腔體112并驅(qū)動該活塞116以壓縮該低壓氣體G1。

該第一端口112a被關(guān)閉且該第二端口112b被開啟而使該低壓氫氣H2被釋放。該低壓氫氣H2流至該單通閥244c。該單通閥244c的阻隔閥或球被該第二容器124來的該高壓氫氣H1所推動，并且該低壓氫氣H2無法流經(jīng)該單通閥244c。該低壓氫氣H2流經(jīng)該單通閥244a并流至該三通閥240a。因此，該低壓氫氣H2通過該三通閥240a并流至該第一容器122的進(jìn)口/出口122b。因?yàn)樵摰谝蝗萜?22被該第二流體130b所冷卻，該第一容器的該氫吸附材料用于吸附該低壓氫氣H2。該低壓氫氣H2也流至該梭閥242。該梭閥242的阻隔閥或球被該高壓氫氣H1推離該第二容器124，且該低壓氫氣H2無法流經(jīng)該梭閥242。通過開啟和關(guān)閉該些端口112a、112b、114a、114b來重復(fù)程序，以允許該活塞116持續(xù)地壓縮該低壓氣體G1并且排出該壓縮氣體G2。驅(qū)動活塞116的氣體壓縮程序持續(xù)進(jìn)行直到該第二容器124的氫氣壓力狀態(tài)比預(yù)設(shè)閥值低。接著此程序回復(fù)到圖4的氣體壓縮程序，其中該第一容器122釋放該高壓氫氣H1。

圖6是以圖4的該氣體壓縮系統(tǒng)壓縮氣體的方法的流程圖。該氣體壓縮系統(tǒng)200壓縮氣體的方法包括以下的步驟。通過該流體控制裝置130，該第一流體130a被提供至該第一容器122以加熱該第一容器122的氫吸附材料，且該第二流體130b被提供至該第二容器124以冷卻該第二容器124的氫吸附材料(步驟S202)。如何提供該第一流體130a以及該第二流體130b的細(xì)節(jié)已敘述在圖1的實(shí)施例中，故此處不再重復(fù)。此外，如同前述的實(shí)施例，該第一容器122用于釋放該高壓氫氣H1。接著，該第一端口112a被開啟以接收從該第一容器122所釋放的該高壓氫氣H1，來推動活塞116以進(jìn)行壓縮(步驟S204)。氣體如何被該活塞116壓縮的細(xì)節(jié)已在前述實(shí)施例中敘述，故此處不再重復(fù)。該第一端口112a接收該高壓氫氣H1的細(xì)節(jié)可參考前述圖4的 細(xì)節(jié)，此處不再重復(fù)。接著，該第一端口112a被關(guān)閉且該第二端口112b被開啟以輸出該低壓氫氣H2(步驟S206)。接著，來自該第二端口112b的該低壓氫氣H2被該第二容器124的氫吸附材料所吸附，且在該低壓氫氣H2被吸附后，該第二端口112b被關(guān)閉(步驟S208)。該低壓氫氣H2被吸附的細(xì)節(jié)可以參考前述圖4的細(xì)節(jié)，此處不再重復(fù)。接著決定于是否該第一容器122的氫氣壓力比第一預(yù)設(shè)閥值低(步驟S210)。如果該第一容器122的氫氣壓力沒有比第一預(yù)設(shè)閥值低，就會重復(fù)步驟S204至步驟S208來驅(qū)動該活塞116，以持續(xù)壓縮該低壓氣體G1成為該高壓氣體G2。當(dāng)該第一容器122的氫氣壓力比第一預(yù)設(shè)閥值低時(shí)，該第二流體130b被提供至該第一容器122以冷卻該第一容器122的氫吸附材料，且該第一流體130a被提供至該第二容器124以加熱該第二容器124的氫吸附材料(步驟S212)。如何提供該第一流體130a和該第二流體130b的細(xì)節(jié)可以參考前述圖2的細(xì)節(jié)，此處將不再重復(fù)。接著該第一端口112a被開啟以接收從該第二容器輸出的該高壓氫氣H1來推動該活塞116進(jìn)行壓縮(步驟S214)。該第一端口112a接收該高壓氫氣H1的細(xì)節(jié)可以參考前述圖5的細(xì)節(jié)，將不再重復(fù)。接著，該第一端口112a被關(guān)閉以及該第二端口112b被開啟以輸出該低壓氫氣H2(步驟S216)。接著，從第二端口112b輸出的該低壓氫氣H2被該第一容器122的氫吸附材料所吸附，在該低壓氫氣H2被吸附之后，該第二端口112b被關(guān)閉(步驟S218)。該低壓氫氣H2被吸附的細(xì)節(jié)可以參考前述圖5的細(xì)節(jié)，此處將不再重復(fù)。接著決定是否該第二容器124的氫氣壓力比一第二預(yù)設(shè)閥值低(步驟S220)。若該第二容器124的氫氣壓力沒有比該第二預(yù)設(shè)閥值低，接著就會重復(fù)步驟S214至S218來驅(qū)動該活塞116，以持續(xù)地壓縮該低壓氣體G1形成高壓氣體G2。當(dāng)該第二容器124的氫氣壓力比第二預(yù)設(shè)閥值低時(shí)，該程序回復(fù)至步驟S202以重復(fù)該程序至步驟S220。該第一預(yù)設(shè)閥值和該第二預(yù)設(shè)閥值可依使用者需求而為相同或相異。

圖7顯示另一實(shí)施例的氫氣壓力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該實(shí)驗(yàn)是以該氣體壓縮系統(tǒng)100進(jìn)行。本實(shí)施例中，該第一流體130a為攝氏100度，且該第二流體130b為攝氏25度。流經(jīng)該第一及該第二容器122、124的該些熱交換器122a、124a的該第一流體130a的流體流量以及該第二流體130b的流體流量為500毫升/分鐘。該第一容器以及第二容器122、124的該氫吸附材料為LaNi_4.7Al_0.3。該第一容器以及第二容器122、124的該氫吸附材料的重量都為 2公斤。圖7中的y軸顯示從氫吸附材料釋放的氫氣壓力(以巴為單位)，x軸顯示該氫吸附材料的氫氣吸附重量百分比。x軸所表示數(shù)據(jù)是該氫吸附材料所吸附氫的重量除以該氫吸附材料的重量再乘上100。依該圖所示，在攝氏100度的條件下，被釋放的氫氣壓力大約是23巴。

圖8顯示根據(jù)圖7實(shí)施例的壓縮氣體壓力實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在此實(shí)施例中，圖8顯示因該活塞116壓縮該低壓氣體G1所導(dǎo)致該壓縮氣體G2的氣壓。在該實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，三種低壓氣體G1被使用。該三種低壓氣體壓力為23巴、5巴以及3巴。圖中該y軸顯示該壓縮氣體G2的壓力，而該x軸顯示相對于該氫吸附材料吸附氫氣的氫氣重量百分比。也就是說x軸顯示該氫吸附材料所吸附氫的重量除以該氫吸附材料的重量再乘上100。通過該活塞116，23巴的該低壓氣體G1可以被壓縮至約138巴的氣壓。通過該活塞116，5巴和3巴的該低壓氣體G1可以被壓縮到高達(dá)約80巴的氣壓。圖7和圖8實(shí)施例所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果僅為范例。其他參數(shù)例如活塞116的設(shè)計(jì)、該氫吸附材料的類型以及該流體的溫度等均可能會改變壓縮氣體的氣壓。

雖然結(jié)合以上實(shí)施例公開了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。