CN105387341A - 一种金属氢化物储氢罐 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于储氢技术领域的一种金属氢化物储氢罐。所述金属氢化物储氢罐由罐体、储氢合金、支撑架、多孔金属导气隔离板、导气管、封头、过滤器、阀门组成。支撑架用于支撑多孔金属导气隔离板，支撑架和多孔金属导气隔离板将储氢合金分隔成若干层，同时多孔金属导气隔离板的中心孔直径与导气管的外径相同，保证各储氢合金层之间的氢气畅通。本发明的金属氢化物储氢罐结构简单，制造加工容易；设置的支撑架和多孔金属导气隔离板可有效防止储氢合金在反复的吸/放氢过程中因体积膨胀/收缩而聚集到储氢罐底部，避免了储氢罐因储氢合金的聚集和应力过大所导致的罐体变形和破裂，提高了储氢罐的使用安全性和使用寿命。

Description

一种金属氢化物储氢罐
技术领域
本发明属于储氢技术领域，具体涉及一种金属氢化物储氢罐。
背景技术
随着社会的发展，煤、石油、天然气等化石燃料已无法满足人类日益增长的需求，同时化石燃料的使用又造成了生态环境的恶化，如温室效应。另外，煤、石油、天然气等为不可再生资源，且在地球上的储量有限，人类不可能一直依赖于它们。氢能作为一种清洁、高效的二次能源，被认为是替代传统化石燃料的理想能源。在氢能系统中，氢气的安全储存是最关键的环节。
常用的储氢技术主要包括高压气态储氢、低温液态储氢和以储氢材料为介质的固态储氢。高压气态储氢主要使用大容量气罐和钢瓶来储存气态氢，其体积储氢密度低、压力高、安全性差，而且压缩氢气还需使用加压设备，增加了成本和能耗，纯氢的压缩还会导致纯氢的纯度降低；低温液态储氢的储氢密度高，但能耗大、成本高，对隔热装置要求苛刻，而且存在挥发损失及安全性差等问题。将储氢合金装填入密闭容器中形成的金属氢化物储氢罐，其利用储氢合金的可逆吸放氢能力实现氢气的固态储存，与其他储氢方式相比，具有储氢密度高、安全性好、氢气纯度高等优点，是储氢技术发展的一个重要方向。
近年来，各国研究工作者在金属氢化物储氢技术方面做了大量研究工作，使得金属氢化物固态储氢得到了迅速发展，并已投入商业应用。但是，储氢合金在吸/放氢过程中会因体积的膨胀和收缩导致储氢合金粉化，并在重力的作用下，储氢合金粉末会逐渐沉降。多次吸/放氢循环后，储氢合金会聚集在储氢罐底部，聚集的储氢合金吸氢膨胀时会罐体施加极大的应力，将导致罐体发生塑性变形甚至破裂，引发安全事故。因此亟待开发一种可有效防止储氢合金粉末聚集于储氢罐底部的金属氢化物储氢罐，确保储氢合金在储氢罐内分布均匀，防止其因应力过大导致罐体过量变形，保证金属氢化物储氢罐的使用安全性。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺点，本发明目的在于提供一种金属氢化物储氢罐。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种金属氢化物储氢罐，所述储氢罐由罐体1、储氢合金2、支撑架3、多孔金属导气隔离板4、导气管5、封头6、过滤器7、阀门8组成；所述支撑架3用于支撑多孔金属导气隔离板4，同时支撑架3和多孔金属导气隔离板4将储氢合金分隔成若干层。
所述支撑架3的外径与罐体1的内径相同，高度不大于罐体1的半径。
所述多孔金属导气隔离板4的外径与罐体1的内径相同，中心孔直径与导气管5的外径相同。
所述的罐体1和封头6通过焊接形成一整体。
所述的罐体1和封头6的材质为碳钢、不锈钢或镍合金。
所述的储氢合金2为稀土系AB5型、钛系AB型、钛系AB2型、钛钒固溶体型储氢合金中的一种或一种以上。
所述的多孔金属导气隔离板4和导气管5为不锈钢粉末烧结体，过滤精度为0.5-5μm。
所述的过滤器7为不锈钢粉末烧结体，设置在阀门8上，过滤器7的过滤精度≤0.5μm。
本发明具有的优点在于：
(1)本发明提供的金属氢化物储氢罐结构简单，易制造加工；
(2)本发明提供的金属氢化物储氢罐，可有效防止储氢合金在反复的吸/放氢过程中因体积膨胀/收缩而聚集到储氢罐底部，避免了储氢罐因储氢合金的聚集和应力过大所导致的罐体变形和破裂，提高了储氢罐的使用安全性和使用寿命。
附图说明
图1为一种金属氢化物储氢罐的剖视图。
图2为支撑架的外形示意图。
图3为多孔金属导气隔离板外形示意图。
图4为金属氢化物储氢罐罐体周向的应变变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细的说明。
图1为一种金属氢化物储氢罐的剖视图。所述的金属氢化物储氢罐由罐体1、储氢合金2、支撑架3、多孔金属导气隔离板4、导气管5、封头6、过滤器7、阀门8组成。
所述的金属氢化物储氢罐罐体1的材质为不锈钢，外径为133mm，内径为125mm，直筒部分长500mm，容积为6.3L。
所述的金属氢化物储氢罐内装填的储氢合金2为LaNi5储氢合金，其室温条件下的放氢平台压为0.15MPa，重量储氢率为1.5wt％，共装填储氢合金26kg。
所述的金属氢化物储氢罐中心放置导气管5，该导气管为不锈钢粉末烧结管，过滤精度为2.5μm，外径为12mm，壁厚为3mm，长520mm。
支撑架3的外径为125mm，与罐体1的内径相同，其厚度为3mm，支撑架3由4个直径为10mm，高为50mm的腿，支撑架3的总高度为53mm。
多孔金属导气隔离板4为不锈钢粉末烧结体，过滤精度为5μm，厚度为2.5mm，外径125mm，其中心有一个直径为12mm的孔。多孔金属导气隔离板4的中心孔穿过导气管5，并放置在支撑架3上面，由支撑架3支撑。
所述的金属氢化物储氢罐共设置有9个支撑架3和9个多孔金属导气隔离板4，将金属氢化物储氢罐内部分隔成10层，每层放置2.6kgLaNi5储氢合金。
设置和装填完储氢合金2、支撑架3、多孔金属导气隔离板4、导气管5后，再将封头6与罐体1进行焊接。最后安装阀门8，在阀门8上面设置有过滤器7，过滤器7为不锈钢烧结体，过滤精度为0.5μm。
为了测试本发明实施例的金属氢化物储氢罐对防止储氢合金在反复使用过程向罐体底部聚集的作用。在所述金属氢化物储氢罐罐体的上、中、下三个位置(高400mm、250mm、100mm)的周向粘贴应变计，测试所述金属氢化物储氢罐在循环使用过程中周向的最大应变量，测试结果如图4所示，图4为金属氢化物储氢罐罐体周向的应变变化曲线。
由图4可知，在约60次循环充放氢后，金属氢化物储氢罐罐体的应变趋于稳定，且上、中、下三个位置的周向应变基本一致，说明储氢合金在储氢罐内分布仍然均匀，储氢合金没有因为循环吸放氢而聚集在储氢罐底部，没有导致罐体底部的应变过大。同时金属氢化物储氢罐在200次循环使用后，其最大的周向应变仅954με，具有很好的长期使用安全性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式之一，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述储氢罐由罐体(1)、储氢合金(2)、支撑架(3)、多孔金属导气隔离板(4)、导气管(5)、封头(6)、过滤器(7)、阀门(8)组成；所述支撑架(3)用于支撑多孔金属导气隔离板(4)，同时支撑架(3)和多孔金属导气隔离板(4)将储氢合金分隔成若干层。
2.根据权利要求1所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述支撑架(3)的外径与罐体(1)的内径相同，高度不大于罐体(1)的半径。
3.根据权利要求1所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述多孔金属导气隔离板(4)的外径与罐体(1)的内径相同，中心孔直径与导气管(5)的外径相同。
4.根据权利要求1所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述罐体(1)和封头(6)通过焊接形成一整体。
5.根据权利要求1所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述的罐体(1)和封头(6)的材质为碳钢、不锈钢或镍合金。
6.根据权利要求1所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述的储氢合金(2)为稀土系AB5型、钛系AB型、钛系AB2型、钛钒固溶体型储氢合金中的一种或一种以上。
7.根据权利要求1所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述的多孔金属导气隔离板(4)和导气管(5)为不锈钢粉末烧结体，过滤精度为0.5-5μm。
8.根据权利要求1所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述的过滤器(7)为不锈钢粉末烧结体，设置在阀门(8)上，过滤器(7)的过滤精度≤0.5μm。
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