CN109888334A - 一种小型固体储氢-释氢装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固体储氢‑释氢装置，包括储氢芯体，加热腔，储氢装置壳体，电磁阀，氢气进/出气管，加热棒，压力传感器和温度传感器；所述的储氢芯体同轴安装在储氢装置壳体内部；所述的加热棒同轴安装于储氢芯体的中空部分的加热腔内部；所述的氢气进/出气管安装于储氢芯体顶部，氢气的输出与输入均通过氢气进/出气管进行；所述的氢气进/出气管上安装有电磁阀；所述的压力传感器以及温度传感器安置于罐体顶端，且传感器探头不与储氢芯体接触。本发明采用独特的储氢芯体结构设计和储氢‑释氢方法，有利于氢气的安全应用，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种固体储氢-释氢装置。
背景技术
众多新能源中，氢能是具有巨大发展潜力的未来能源之一。氢能是一种洁净的可再生能源，同时又具有可存储、可运输的特点。目前，它是理想的低污染甚至零污染的车用能源。长远来看，它的发展可能带来能源结构的重大改变。然而，在实际应用过程中，其存储和运输是关键。寻找高效低成本且能够规模化利用的储氢方法更是关键。
现有的储氢方法大致包括以下几种方式：高压压缩储氢、低温液态储氢、金属氢化物储氢、吸附储氢、络合物储氢、无机物储氢以及有机液体储氢。然而，低温液态储氢在氢气液化过程中要消耗很大的冷却能量，储存中还不可避免地存在蒸发损失，储存成本较高。高压压缩储氢存在较大的安全隐患。相比于高压气态储氢和液化储氢，采用储氢材料固态储氢能很好的解决传统储氢技术储氢密度低和安全系数差的问题，储氢时使氢气与材料反应或吸附于材料中，需要时再将材料加热或减压释放氢气。固态储氢材料的储氢密度是相同温度压力条件下气态储氢的1000倍左右，而且吸放氢速度事宜，具有高度安全性。合金储氢材料由于其储氢能力强、污染小、安全系数高，是目前最为广泛应用的储氢材料。合金储氢材料是通过金属氢化物的形式来将氢气储存在合金中。合金储氢材料在一定的温度和氢气压力下，发生放热反应吸收氢气生成金属氢化物，并在加热的情况下发生吸热反应释放所吸收的氢气。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种安全可靠的小型储氢-释氢装置，方便氢气的储存与释放。本发明所采用的技术方案如下：
一种固体储氢-释氢装置，包括储氢芯体，加热腔，储氢装置壳体，电磁阀，氢气进/出气管，加热棒，压力传感器和温度传感器；所述的储氢芯体同轴安装在储氢装置壳体内部；所述的加热棒同轴安装于储氢芯体的中空部分的加热腔内部；
所述的氢气进/出气管安装于储氢芯体顶部，氢气的输出与输入均通过氢气进/出气管进行；所述的氢气进/出气管上安装有电磁阀；所述的压力传感器以及温度传感器安置于罐体顶端，且传感器探头不与储氢芯体接触。
可选地，所述的储氢芯体的基体材料为金属纤维毡，金属纤维毡的孔隙率为70～90％，厚度为0.1～0.2mm；基体表面涂镀有LaNi或LaNiAl涂层或钛系化合物TiFe、镁系化合物Mg2Ni以及钒、铌、镐的金属合金涂层。
可选地，所述的储氢芯体的基体材料为不锈钢薄片，不锈钢薄片的厚度为0.1～0.2mm；基体表面涂镀有LaNi或LaNiAl涂层或钛系化合物TiFe、镁系化合物Mg2Ni以及钒、铌、镐的金属合金涂层。
所述的储氢芯体为中空圆柱波纹体，波纹褶与褶之间的角度为5～20°；储氢芯体的直径为56～156mm，高度为180～290mm，中空部分的直径为20～50mm。
所述的电磁阀在装置正常运行时处于开启状态，在装置需要更换或维修时处于关闭状态。
所述的储氢装置壳体为圆柱形，具有0.7L～2L的容积，壳体直径为60mm～150mm，壳体高度为200～300mm，壳体壁厚度为2mm～4mm，壳体材料由316L不锈钢制成。所述的氢气进/出气管的材质为不锈钢，管内径为0.5cm～1.5cm，管壁厚为2mm～3mm。所述的加热棒的直径为18～48mm，长度为180～290mm，加热棒的功率为200W～600W。
本发明的有益效果在于：本发明采用独特的储氢芯体结构设计和储氢-释氢方法，有利于氢气的安全应用，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的一种固体储氢-释氢装置的整体示意图的一种实施例。
图2为本发明中储氢芯体的一种实施例。
图3为本发明中储氢芯体的一种横截面视图。
图中：
1-储氢芯体，2-加热腔，3-储氢装置壳体，4-电磁阀，5-氢气进/出气管，
6-加热棒，7-压力传感器，8-温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。
如图1所示，为本发明的一种固体储氢-释氢装置的一种实施例，其包括储氢芯体1，加热腔2，储氢装置壳体3，电磁阀4，氢气进/出气管5，加热棒6，压力传感器7和温度传感器8；所述的储氢芯体1同轴安装在储氢装置壳体3内部；所述的加热棒6同轴安装于储氢芯体1的中空部分的加热腔2内部；
所述的氢气进/出气管5安装于储氢芯体1顶部，氢气的输出与输入均通过氢气进/出气管5进行；所述的氢气进/出气管5上安装有电磁阀4；
所述的压力传感器7以及温度传感器8安置于罐体顶端，且传感器探头不与储氢芯体1接触。
可选地，所述的储氢芯体1的基体材料为金属纤维毡，金属纤维毡的孔隙率为70～90％，厚度为0.1～0.2mm；基体表面涂镀有LaNi或LaNiAl涂层或钛系化合物TiFe、镁系化合物Mg2Ni以及钒、铌、镐的金属合金涂层。
可选地，所述的储氢芯体1的基体材料为不锈钢薄片，不锈钢薄片的厚度为0.1～0.2mm；基体表面涂镀有LaNi或LaNiAl涂层或钛系化合物TiFe、镁系化合物Mg2Ni以及钒、铌、镐的金属合金涂层。
结合图2和图3所示，本发明的储氢芯体1为中空圆柱波纹体，波纹褶与褶之间的角度为5～20°；储氢芯体1的直径为56～156mm，高度为180～290mm，中空部分的直径为20～50mm。
所述的电磁阀4在装置正常运行时处于开启状态，在装置需要更换或维修时处于关闭状态。
所述的储氢装置壳体3为圆柱形，具有0.7L～2L的容积，壳体直径为60mm～150mm，壳体高度为200～300mm，壳体壁厚度为2mm～4mm，壳体材料由316L不锈钢制成。
所述的氢气进/出气管5的材质为不锈钢，管内径为0.5cm～1.5cm，管壁厚为2mm～3mm。
所述的加热棒6的直径为18～48mm，长度为180～290mm，加热棒6的功率为200W～600W。
本发明的固体储氢-释氢装置的一种制备顺序为：
将壁厚为2mm，直径为180mm，高度为290mm的不锈钢圆筒的一端采用氩弧焊的方式焊接上直径为180mm，厚度为2mm的不锈钢圆片。然后将直径为170mm，高度为270mm，中空部分直径为40mm，波纹褶之间角度为5°的储氢芯体放置于不锈钢圆筒内。随后将直径为38mm，长度为270mm，功率为400W的加热棒安置于波纹芯体的中空部分，加热棒的导线从储氢装置的底部预留孔引出，并采用环氧树脂胶进行密封。接下来将事先焊接有氢气出气管、压力传感器和温度传感器的顶端封头，采用氩弧焊的方式与壳体焊接为一个整体。
本发明的固体储氢-释氢装置的使用方法为：
首先，是储氢过程：利用真空泵将储氢装置壳体3内的空气抽出，使储氢装置壳体3内的压力小于0.1Pa；氢气的通入和吸附的完成是通过氢气进/出气管5进行的；采用高纯工业氢瓶，在自然阴凉通风的环境下，通过减压阀和干燥系统，在0.2～0.4MPa的出口压力范围内缓慢进行充氢，充氢时间为2～3h；在进行充氢前后称重储氢装置，确认充入氢的净质量在预定范围内，完成充氢后，电磁阀4关闭；
其次，是释氢过程：氢气的释放是通过氢气进/出管5进行的；释氢开始时，首先启动加热棒6，使储氢芯体1的温度迅速达到60～100℃，待储氢装置的压力达到0.2～0.4MPa时，开启电磁阀4，向外界释放氢气，释氢结束时关闭电磁阀4。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种固体储氢-释氢装置，包括储氢芯体(1)，加热腔(2)，储氢装置壳体(3)，电磁阀(4)，氢气进/出气管(5)，加热棒(6)，压力传感器(7)和温度传感器(8)；其特征在于：
所述的储氢芯体(1)同轴安装在储氢装置壳体(3)内部；所述的加热棒(6)同轴安装于储氢芯体(1)的中空部分的加热腔(2)内部；
所述的氢气进/出气管(5)安装于储氢芯体(1)顶部，氢气的输出与输入均通过氢气进/出气管(5)进行；所述的氢气进/出气管(5)上安装有电磁阀(4)；
所述的压力传感器(7)以及温度传感器(8)安置于罐体顶端，且传感器探头不与储氢芯体(1)接触。
2.根据权利要求1所述的一种固体储氢-释氢装置，其特征在于：
所述的储氢芯体(1)的基体材料为金属纤维毡，金属纤维毡的孔隙率为70～90％，厚度为0.1～0.2mm；基体表面涂镀有LaNi或LaNiAl涂层或钛系化合物TiFe、镁系化合物Mg2Ni以及钒、铌、镐的金属合金涂层。
3.根据权利要求1所述的一种固体储氢-释氢装置，其特征在于：
所述的储氢芯体(1)的基体材料为不锈钢薄片，不锈钢薄片的厚度为0.1～0.2mm；基体表面涂镀有LaNi或LaNiAl涂层或钛系化合物TiFe、镁系化合物Mg2Ni以及钒、铌、镐的金属合金涂层。
4.根据权利要求2或3所述的一种固体储氢-释氢装置，其特征在于：
所述的储氢芯体(1)为中空圆柱波纹体，波纹褶与褶之间的角度为5～20°；储氢芯体(1)的直径为56～156mm，高度为180～290mm，中空部分的直径为20～50mm。
5.根据权利要求1所述的一种固体储氢-释氢装置，其特征在于：
所述的电磁阀(4)在装置正常运行时处于开启状态，在装置需要更换或维修时处于关闭状态。
6.根据权利要求1所述的一种固体储氢-释氢装置，其特征在于：
所述的储氢装置壳体(3)为圆柱形，具有0.7L～2L的容积，壳体直径为60mm～150mm，壳体高度为200～300mm，壳体壁厚度为2mm～4mm，壳体材料由316L不锈钢制成。
7.根据权利要求1所述的一种固体储氢-释氢装置，其特征在于：
所述的氢气进/出气管(5)的材质为不锈钢，管内径为0.5cm～1.5cm，管壁厚为2mm～3mm。
8.根据权利要求1所述的一种固体储氢-释氢装置，其特征在于：
所述的加热棒(6)的直径为18～48mm，长度为180～290mm，加热棒(6)的功率为200W～600W。
9.利用权利要求1至8中任一权利要求所述的一种固体储氢-释氢装置的储氢-释氢方法，其特征在于：
首先，是储氢过程：利用真空泵将储氢装置壳体(3)内的空气抽出，使储氢装置壳体(3)内的压力小于0.1Pa；氢气的通入和吸附的完成是通过氢气进/出气管(5)进行的；采用高纯工业氢瓶，在自然阴凉通风的环境下，通过减压阀和干燥系统，在0.2～0.4MPa的出口压力范围内缓慢进行充氢，充氢时间为2～3h；在进行充氢前后称重储氢装置，确认充入氢的净质量在预定范围内，完成充氢后，电磁阀(4)关闭；
其次，是释氢过程：氢气的释放是通过氢气进/出管(5)进行的；释氢开始时，首先启动加热棒(6)，使储氢芯体(1)的温度迅速达到60～100℃，待储氢装置的压力达到0.2～0.4MPa时，开启电磁阀(4)，向外界释放氢气，释氢结束时关闭电磁阀(4)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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