CN101245895B - 一种固体储氢装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种固体储氢装置，筒体内连有导热片，筒体两端外分别连有氢气进出阀门，穿过导热片中心孔的过滤器的两端分别与氢气进出阀门连接，过滤器内的中心通气孔与氢气进出阀门连通，筒体其中一端的封头上连有储氢合金粉末灌装口，筒体内有沿筒纵向设置并与导热片连接的蛇形水循环管，导热片连有一个片状横断。沿导热片半径的三分之二位置处均布大孔，沿三分之一位置处均布小孔；片状横断位于导热片的大孔和小孔之间并呈水平设置；蛇形水循环管通过导热片并以30-90度角的圆弧弯曲穿过导热片上呈120度角的大孔，其出水口和入水口分别设置在筒体两端的封头上。
Description
技术领域：
本发明涉及储存氢气的装置，尤其涉及一种填装金属氢化物储氢合金材料的氢气储存装置。
背景技术：
氢能具有洁净、效率高、可再生等诸多优点，是受到普遍关注的一种新型能源。交通运输要消耗大量的能源，围绕氢气的开发应用，有关专家对低温液态储氢、高压气态储氢和固体储氢三种方式做了大量的研究工作，低温液态储氢虽然便于储存和运输，但是氢气的液化成本太高，从而大大提高了氢能的成本，能耗高、易泄漏；对于高压储氢，虽然压力可以高达70MPa以上，但是储氢的密度依然不大，并且储氢罐自身重量很大，安全隐患更大，也不适合大规模应用尤其是移动场合的应用。金属氢化物储氢被认为是具有较大应用前途的固体储氢方式，具有安全性高、储氢密度大等优点，是一种安全高效无能耗无泄漏的储运方式，成为目前国际上的热点。金属氢化物(又称储氢合金)是指金属合金与氢气发生反应生成的金属间化合物，它具有像海绵吸水那样能可逆的吸放大量氢气的特性。氢与氢化金属之间可以进行可逆反应，当外界有热量加给金属氢化物时，它就分解为氢化金属并放出氢气。金属氢化物形成过程是一个伴有热量产生的化学反应过程，是一种固态储氢的形式，储存的氢气再放出来需要一定的热量，当没有足够的热量供给，它会自动停止放氢，其安全性远远大于高压气态储氢或低温液态储氢。储氢合金吸氢时放出一定的热量，放氢时需要从外部吸收一定的热量，因此，储氢装置内部的储氢合金应达到一定的温度条件，才能使储氢装置的吸氢和放氢速率满足使用要求。现有技术的储氢装置存在筒体内传热结构复杂，传热效果差，储氢合金材料容易板结和堆积，使用不便等缺陷。
发明内容：
本发明的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种方便储氢合金材料的装填，结构简单，传热效果好，储氢合金材料不易板结和堆积，使用安全、方便的固体储氢装置。
本发明可通过如下技术措施来实现：
筒体内连有导热片，筒体两端外分别连有氢气进出阀门，穿过导热片中心孔的过滤器的两端分别与氢气进出阀门连接，过滤器内的中心通气孔与氢气进出阀门连通，筒体其中一端的封头上连有储氢合金粉末灌装口，筒体内有沿筒纵向设置并与导热片连接的蛇形水循环管，导热片连有一个片状横断。
本发明还可通过如下技术措施来实现：
沿导热片半径的三分之二位置处均布大孔，沿三分之一位置处均布小孔；片状横断位于导热片的大孔和小孔之间并呈水平设置；蛇形水循环管通过导热片并以30-90度角的圆弧弯曲穿过导热片上呈120度角的大孔，其出水口和入水口分别设置在筒体两端的封头上。
本发明结构简单，传热效果好，吸、放氢速度快，效率高，安全性好，放氢时需要的热由外供热水通过蛇形水循环管提供，吸氢时产生的热由通过蛇形水循环管的冷水带出，筒体内径为170毫米时，可储存约13立方米(即1公斤多)的氢气，储氢容量大，安全系数高，换热效果好且不影响导热片和片状横断的设置及安装，由于设置有储氢合金粉末灌装口、导热片上未插入蛇形水循环管的3个大孔和6个小孔，有利于储氢合金材料的均匀装填，导热片中部沿横向连接的片状横断有利于减少储氢合金粉末在筒体横截面方向的板结和堆积。
本发明通过由纯铝、铝合金或者紫铜做成的导热片换热，该导热片被一个由不锈钢粉或者铜粉等其他金属粉经压缩烧结制成或者是其他具有优良导热性能和机械性能的金属或非金属材料制成的片状隔断将储氢合金粉末在筒体横截面方向一分为二，用于传热传质，可以有效的防止在筒体横截面方向由于合金粉末自身重力所造成的板结和堆积，提高使用寿命和传热传质效果。装置的主传质结构为由不锈钢粉或者铜粉等金属粉经压制后烧结而成或者是其他具有优良导热性能和机械性能的金属或非金属材料制成的过滤器。在气体入口阀门位置处加装一个安全阀，以防止意外爆破，增强了储氢装置的安全性能。进、出气口位于两端，方便操作和使用。
附图说明：
图1是本发明实施例的示意图；
图2是图1中导热片放大的示意图；
图3是图2连有横断的俯视图；
图4是图1中蛇形水循环导管设置缩小的示意图；
图5是蛇形水循环导管的示意图。
具体实施方式：
本发明为内部冷热式，内部设置蛇形水循环管6与数排导热片8连通，导热片8与筒体5呈过盈配合，传质机构可选用不锈钢粉或者是铜粉等其他金属粉经压制后烧结而成或者是其他具有优良导热性能和机械性能的金属或非金属材料制成的过滤器4，不锈钢罐体的两端加装封头3，其出水口和入水口分别设置在筒体5两端的封头3上，筒体5两端各装一手动阀，以便于测试检修。导热片8的中心有一个与过滤器4配合的中心圆孔13，在导热片8半径的三分之二位置处呈六十度角均布着六个大圆孔11，在导热片8半径的三分之一位置处呈六十度角均布着六个小圆孔12，该小圆孔12与大圆孔11之间呈现30度夹角；在位于导热片8的中间、大圆孔11和小圆孔12之间呈15度夹角位置处有一个片状横断10，该片状横断10在储氢装置横放置的时候呈水平设置，以用来导热并减少储氢合金在筒体5横截面方向由于自身重力造成的的堆积和板结。蛇形水循环管6从第一个导热片8的大孔11穿过，到最后一个导热片8的相应大孔11，随后以30-90度角的圆弧弯曲进入最后一个导热片8的大孔11，这两个孔之间呈120度角，向上穿过所有的导热片8并从第一个的相应大孔11穿过出来，随后以相同的方式穿过所有导热片8的大孔11，该蛇形水循环管6的两个端口分别和筒体5的两个封头3焊接在一起，水便在该蛇形水循环管6中循环流动并通过导热片8把热量传递给储氢合金或将储氢合金产生的热量导出。在封头3的中心位置处，加装两个相同的出气盖将过滤器4与筒体5紧密联结，氢气在过滤器4的中心通气孔9中循环，并通过过滤器4的微米级孔隙均匀而快速的传递到储氢合金粉中。穿过导热片8中心孔的过滤器4的两端分别与氢气进出阀门1连接，在储氢筒体5的入气口的氢气进出阀门1的气流通道外部装一个起跳压力为0-30MPa的安全阀门7，进入过滤器4中的中心通气孔9，中心通气孔9与氢气进出阀门1连通，整个筒体5的最大耐压为0-40MPa。在入气口的封头3上，与蛇形水循环管6的冷水入口按直径方向呈直线对应处开有储氢合金粉末灌装口2，用于加装储氢合金材料。
Claims (4)
1.一种固体储氢装置，筒体(5)内连有导热片(8)，其特征在于筒体(5)两端外分别连有氢气进出阀门(1)，穿过导热片(8)中心孔的过滤器(4)的两端分别与氢气进出阀门(1)连接，过滤器(4)内的中心通气孔(9)与氢气进出阀门(1)连通，筒体(5)其中一端的封头(3)上连有储氢合金粉末灌装口(2)，筒体(5)内有沿筒纵向设置并与导热片(8)连接的蛇形水循环管(6)，导热片(8)连有一个片状横断(10)。
2.根据权利要求1所述的一种固体储氢装置，其特征在于沿导热片(8)半径的三分之二位置处均布大孔(11)，沿三分之一位置处均布小孔(12)。
3.根据权利要求1所述的一种固体储氢装置，其特征在于片状横断(10)位于导热片(8)的大孔(11)和小孔(12)之间并呈水平设置。
4.根据权利要求1所述的一种固体储氢装置，其特征在于蛇形水循环管(6)通过第一个导热片(8)的大孔，然后以30-90度角的圆弧弯曲穿过最后一个导热片(8)的大孔，该两个大孔之间呈120度角，其出水口和入水口分别设置在筒体(5)两端的封头(3)上。
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