CN109780434B - 一种带应力缓冲结构的金属氢化物储氢罐 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于储氢设备领域的一种带应力缓冲结构的金属氢化物储氢罐。由罐体、储氢合金、应力缓冲构件、隔板、多孔材料、过滤器、阀门组成；其中罐体由罐底、不锈钢无缝管和封头顺序焊接而成，上方封头的出口端内设有过滤器，封头的出口端外设有阀门，储氢合金置于罐体内，隔板将储氢合金分隔成多层；在隔板的下端面外设有不少于三个应力缓冲构件；在隔板的上端面外设有多孔材料。本发明在应力缓冲构件的作用下，可避免储氢合金在储氢罐内的过度聚集，有效提高储氢罐的使用安全性和寿命；在隔板上设置有多孔材料，可在保证氢气流通的情况下避免金属粉末在层间的流窜。

Description

一种带应力缓冲结构的金属氢化物储氢罐

技术领域

本发明属于储氢设备技术领域，具体为一种带应力缓冲结构的金属氢化物储氢罐。

背景技术

氢能作为清洁高效的二次能源得到了人们的重视和广泛研究，被认为是人类未来的理想能源之一，而氢的储存与运输是氢能利用过程中的关键技术之一。目前，已实用化的储氢方式主要有三种：高压气态储氢、低温液氢储罐以及金属氢化物固态储氢。其中，金属氢化物固态储氢技术是利用氢气与储氢合金的反应来实现氢气的储存，与其他储氢方式相比，具有储氢密度高、压力低、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。

储氢合金吸氢后，会引起晶格的膨胀，放氢后，晶格又会收缩，在金属氢化物储氢罐的使用过程中，储氢合金会因晶格的反复膨胀/收缩发生粉化，同时，在自身重力的作用下，储氢合金粉末会逐渐沉降，使得储氢合金在储氢罐的某些部位聚集，过度聚集的储氢合金在吸氢膨胀时将会对罐体产生不可逆转的塑性变形甚至破裂，导致金属氢化物储氢罐的损坏。因此，需要开发一种金属氢化物储氢罐，使其防止储氢合金粉末在吸/放氢过程中的过度聚集，从而使得储氢合金粉末在储氢罐内的均匀分布，避免罐体过量塑性变形，保证使用过程的安全性，提高使用寿命。

因此急需一种能够防止储氢合金粉末在储氢罐内部的过度聚集，避免罐体发生过量塑性变形，提高金属氢化物储氢罐的使用寿命的新型金属氢化物储氢罐。

发明内容

针对背景技术中提出的问题，本发明提供了一种带应力缓冲结构的金属氢化物储氢罐，其特征在于，由罐体、储氢合金、应力缓冲构件、隔板、多孔材料、过滤器、阀门组成；其中，罐体由罐底、不锈钢无缝管和封头顺序焊接而成，上方封头的出口端内设有过滤器，封头的出口端外设有阀门，储氢合金置于罐体内，隔板将储氢合金分隔成多层；

在隔板的下端面外设有不少于三个应力缓冲构件；在隔板的上端面外设有多孔材料。

所述隔板将罐体内空间分隔成多个弹性空间，弹性空间与罐体内空间的比例为1：10～14。

所述隔板上设置有通气孔。

所述隔板的外径与不锈钢无缝管的内径相同，隔板与不锈钢无缝管滑动连接。

所述应力缓冲构件为弹性体，且应力缓冲构件均匀分布于以隔板中心为圆心、直径为D的圆周上；1/2隔板的外径≤D≤2/3隔板的外径。

所述多孔材料为目数不小于300目的丝网或泡沫材料。

所述储氢合金为稀土系AB₅型、钛系AB型、钛系AB₂型或钛钒固溶体型储氢合金。

本发明所具有的有益效果为：

1)本发明提供的一种带有应力缓冲构件的金属氢化物储氢罐结构简单、易于实现；

2)本发明在使用过程中，在应力缓冲构件的作用下，可避免储氢合金在储氢罐内的过度聚集，有效提高储氢罐的使用安全性和寿命；

3)本发明在隔板上设置有高目数多孔材料，可在保证氢气流通的情况下避免金属粉末在层间的流窜。

附图说明

图1是本发明一种带有应力缓冲构件的金属氢化物储氢罐实施例的结构剖面图；

图2是本发明实施例的应力缓冲构件、隔板和多孔材料组合后的结构示意图；

其中图中附图标记为：

1-罐体，2-储氢合金，3-应力缓冲构件，4-隔板，5-多孔材料，6-过滤器，7-阀门。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示的本发明实施例，由罐体1、储氢合金2、应力缓冲构件3、隔板4、多孔材料5、过滤器6、阀门7组成；其中，罐体1由罐底、不锈钢无缝管和封头顺序焊接而成，上方封头的出口端内设有过滤器6，封头的出口端外设有阀门7，储氢合金2置于罐体1内，隔板4将储氢合金2分隔成多层，储氢合金2为稀土系AB₅型、钛系AB型、钛系AB₂型或钛钒固溶体型储氢合金；

隔板4的外径与不锈钢无缝管的内径相同，隔板4与不锈钢无缝管滑动连接；隔板4上设置有若干通气孔；在隔板4的下端面外设有不少于三个应力缓冲构件3；在隔板4的上端面外设有目数不小于300目的多孔材料5；

在自然状态下，隔板4将罐体内空间平均分隔成多个弹性空间，弹性空间与罐体内空间的比例为1：10～14；

在本实施例中，弹性空间与罐体内空间的比例为1：12；

在本实施例中，罐体1的外径为70mm，壁厚3mm，总长450mm；

在本实施例中，储氢合金2为LaNi₅型储氢合金，总量为5kg；

在本实施例中，隔板4的外径为64mm，厚2mm，隔板4上均匀开有21个直径为6mm的通气孔；

在本实施例中，过滤器6为金属粉末烧结体，过滤精度为0.5μm，厚度为1.5mm，外径12mm；

如图2所示，本实施例中应力缓冲构件3、隔板4和多孔材料5之间的组合方式为：四个为压簧等弹性体的应力缓冲构件3焊接在隔板4的下端面外，且四个应力缓冲构件3均匀分布于以隔板4中心为圆心、直径为D的圆周上，1/2隔板的外径≤D≤2/3隔板的外径；

多孔材料5设置在隔板4上方，多孔材料5的目数不小于2000目；

在本实施例中，应力缓冲构件3为外径8mm，长38mm，线径2mm的压簧；

在本实施例中，D＝40mm；

在本实施例中，多孔材料5为300目的泡沫镍；

使用本实施例进行循环吸/放氢500次以后，没有发现明显的变形；这主要是因为应力缓冲构件3的设置避免了储氢罐罐体1内储氢合金粉末出现局部过度聚集的情况。

Claims (6)

1.一种带应力缓冲结构的金属氢化物储氢罐，其特征在于，由罐体（1）、储氢合金（2）、应力缓冲构件（3）、隔板（4）、多孔材料（5）、过滤器（6）、阀门（7）组成；其中，罐体（1）由罐底、不锈钢无缝管和封头顺序焊接而成，上方封头的出口端内设有过滤器（6），封头的出口端外设有阀门（7），储氢合金（2）置于罐体（1）内，隔板（4）将储氢合金（2）分隔成多层；

在隔板（4）的下端面外设有不少于三个应力缓冲构件（3），应力缓冲构件（3）为弹性体；在隔板（4）的上端面外设有多孔材料（5），隔板（4）上均匀开有多个通气孔。

2.根据权利要求1所述的一种带应力缓冲结构的金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述隔板（4）将罐体（1）内空间分隔成多个弹性空间，弹性空间与罐体内空间的比例为1：10~20。

3.根据权利要求1所述的一种带应力缓冲结构的金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述隔板（4）的外径与不锈钢无缝管的内径相同，隔板（4）与不锈钢无缝管滑动连接。

4.根据权利要求1所述的一种带应力缓冲结构的金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述应力缓冲构件（3）均匀分布于以隔板（4）中心为圆心、直径为D的圆周上；1/2隔板的外径≤D≤2/3隔板的外径。

5.根据权利要求1所述的一种带应力缓冲结构的金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述多孔材料（5）为目数不小于300目的丝网或泡沫材料。

6.根据权利要求1所述的一种带应力缓冲结构的金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述储氢合金（2）为稀土系AB₅型、钛系AB型、钛系AB₂型或钛钒固溶体型储氢合金。

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