CN110718704A - 配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，其包括金属氢化物储氢合金瓶单元、抽真空管路、充气管路、放氢管路和排空管路。金属储氢合金瓶单元由无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元组成。与现有技术相比，本发明装置集成无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元在线抽真空、充氢、活化、放氢和氮气保护等一体化功能，既满足供给质子交换膜燃料电池氢源需求，又又满足无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶中长途运输或备用需求，实现节能环保和能量的充分利用。

Description

配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置

技术领域

本发明涉及供氢技术领域，具体涉及一种金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置。

背景技术

能源体系向多元合理、绿色清洁、安全高效、可持续的方向发展，经济合理地实现新能源的规模化应用。氢气有望成为可再生能源规模化高效利用的重要载体，引导大量可再生能源从电力部门流向交通运输、工业和建筑等终端使用部门实现深度脱碳。

燃料电池是一种不经过燃烧直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的发电装置，是一项高效率利用能源而又不污染环境的新技术。燃料电池有多种类型，按使用的电解液不同分类，主要有磷酸型燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)及碱性燃料电池(AFC)。90年代初，很有竞争力的燃料电池—质子交换膜燃料电池，在实用化方面取得了突破性进展，并成为当今国际上燃料电池开发的热点。PEMFC以全氟磺酸型固体聚合物为电解质，Pt为电催化剂，氢或净化重整气为燃料，空气或氧气为氧化剂。PEMFC具有室温启动，无腐蚀与电解液流失，低噪音，寿命长和输出比功率高等独特优点，不仅是电动汽车的理想电源，成为世界上各大汽车公司竞相研究的技术热点而且可以应用于航天、军事等特殊领域，并且随着PEMFC生产成本的降低和电池系统技术的优化，在燃料电池电站、电动汽车、高效便携式电源等方面都具有很大的市场潜力。

氢能的利用涉及氢的储存、输运和使用。采用以储氢材料为存储介质的金属氢化物储氢罐，存储密度大，可方便地为各种场合使用的燃料电池提供氢源，尤其适合于为各种燃料电池驱动的移动工具如氢能摩托车、氢能自行车、氢能观光车、氢能叉车和氢能无人机提供安全可靠的氢源。金属氢化物储氢罐就是将储氢合金以一定的方式置于储氢罐内，利用储氢合金的可逆吸放氢能力，不发电时储氢合金吸收氢气形成金属氢化物，储氢密度大，储氢气压低；发电时金属氢化物放出氢气，供给燃料电池。具有可逆吸放氢的储氢材料有四个重要系列：稀土镍基合金，如LaNi₅；铁基合金，如TiFe；镁基合金，如Mg₂Cu、Mg₂Ni等；稀土镁镍基合金Re-Mg-Ni等。目前，AB₅型储氢合金已实现规模产业化，实现了在室温下可逆吸放氢，已经得到了商业化应用。金属Mg由于具有7.6wt.％H的高储氢量，密度小(仅为1.74g/cm³)、资源丰富、价格低廉使用安全等特点，被公认为最具有开发前景的储氢材料之一。但由于纯Mg易氧化，工作温度高，动力学性能差等因素，使得纯Mg储氢实际应用还有很大距离。为充分发挥镁的储氢优越性，通过在纯镁中加入催化作用的元素制备合金或复合材料、改进制备工艺等手段，改善镁的热力学和动力学性能。目前已开发了Mg-10wt％Ni，Mg-23.3wt％Ni合金，用于储氢容器，储氢量可达到5.7％和6.5wt.％H。

储氢合金的吸放氢为气固相反应，是一个可逆反应，在一定的压力和温度下，氢分子分解为氢原子，接着与金属原子反应生成金属氢化物，当降低压力并升高温度时，氢原子又从金属氢化物分离出来，再复合为氢分子逸出。但是，一般来说，储氢合金刚开始并不能吸氢，当然不会放氢，而需要先跟高温高压下的氢气氛接触，促使其吸氢和放氢，逐步提高其吸放和放氢能力，这个过程称为活化处理，是储氢合金实际应用前必需的步骤。因此，在金属氢化物实际应用中，配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置提供了有效的解决方案，对氢能的大规模应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，其金属储氢合金瓶组单元可在线抽真空、活化和供给燃料电池系统高纯氢，应用于氢能摩托车、氢能自行车、氢能观光车、氢能叉车和氢能无人机。另外，经活化处理后储氢瓶可充氮气保护气，拆卸后可长时间放置备用，当使用时抽氮气直接充氢即可。与现有技术相比，本发明装置集成无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元在线抽真空、充氢、活化、放氢和氮气保护等一体化功能，既满足供给质子交换膜燃料电池氢源需求，又满足便携式固态储氢氢源备用需求，实现节能环保和能量的充分利用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，其包括：

金属氢化物储氢合金瓶组单元，其由无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元组成；所述无热源供给AB₅型储氢瓶单元包括通过管路依次连通的AB₅型储氢瓶、第一过滤器和第一针阀；所述有热源供给Mg基储氢瓶单元包括通过管路依次连通的Mg基储氢瓶、第二过滤器和第二针阀；

抽真空管路，其通过管路与所述金属氢化物储氢合金瓶组单元相连通，用于对所述无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元进行抽真空处理；

充气管路，其通过管路与所述金属氢化物储氢合金瓶组单元相连通，用于对所述无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元进行充氢和充氮；

放氢管路，其通过管路与所述金属氢化物储氢合金瓶组单元相连通，用于对所述无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元供应氢气；

排空管路，其通过管路与所述金属氢化物储氢合金瓶组单元相连通，用于对所述无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元进行排气。

作为优选，所述AB₅型储氢瓶上装有第一温度传感器。

作为优选，所述AB₅型储氢瓶由AB₅型储氢瓶瓶体以及与该AB₅型储氢瓶瓶体相连通的第一瓶口阀组成，所述第一瓶口阀由第一球阀、第一泄压阀和第一快速接头组成。

作为优选，所述Mg基储氢瓶的外表面上依次包覆有加热套、保温层。

作为优选，所述Mg基储氢瓶的底部安装有第二温度传感器，该Mg基储氢瓶的顶部安装有第三温度传感器。

作为优选，所述Mg基储氢瓶由Mg基储氢瓶瓶体以及与该Mg基储氢瓶瓶体相连通的第二瓶口阀组成，所述第二瓶口阀由第二球阀、第二泄压阀和第二快速接头组成。

作为优选，所述抽真空管路包括通过管路依次相连通的真空泵、第三针阀、第一安全阀以及与所述第一安全阀通过管路并联的第四针阀和第五针阀；所述第四针阀与所述第一针阀通过管路相连通；所述第五针阀和所述第二针阀通过管路相连通。

作为优选，所述充气管路包括通过管路依次连通的第六针阀、单向阀、第二安全阀、第一减压阀、第三过滤器以及与该第三过滤器通过管路并联的第三球阀和第七针阀，所述第三球阀和高压氢气瓶通过管路相连通，所述第七针阀和高压氮气瓶通过管路相连通；所述第二安全阀与所述第五针阀通过管路相连通；所述第六针阀通过管路分别与第一安全阀、第四针阀和第五针阀相连通。

作为优选，所述放氢管路包括通过管路依次连接的阻火器、第八针阀、燃料电池系统、第三安全阀、第二减压阀、电磁阀、第九针阀、第四过滤器；所述第四过滤器通过管路分别与所述第一安全阀、所述第四针阀、所述第五针阀、第六针阀相连通。

作为优选，所述排空管路包括：

第十针阀，其通过管路分别与所述第一安全阀、所述第四针阀、所述第五针阀、第六针阀、阻火器、第八针阀相连通；

第十一针阀，其一端通过管路与所述第十针阀和所述阻火器之间的管路相连通，另一端通过管路与所述燃料电池系统和所述第三安全阀之间的管路相连通。

分析可知，与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

1、本发明的一种配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，集成无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元在线抽真空、活化、充氢、放氢和氮气保护等一体化功能。

2、本发明的一种配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，抽真空管路、充氢管路、充氮气管路、放氢管路和排空管路等主要管道和部件实现共享，节省资源和降低成本。

3、本发明的一种配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置。经过抽真空和活化处理后的无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元可满足燃料电池系统高纯氢供氢需求，应用于氢能摩托车、氢能自行车、氢能观光车、氢能叉车和氢能无人机。又能满足无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶中长途运输或备用需求，实现节能环保和能量的充分利用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的种配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置的示意图；

图2为本发明实施例提供的AB₅型储氢瓶和Mg基储氢瓶示意图；

图3为本发明实施例提供的AB₅型储氢瓶充装LaNi₅储氢材料PCT曲线图(压力测试范围0.01-5MPa)；

图4为本发明实施例提供的Mg基储氢瓶单元充装Mg-xNi-3La储氢材料在300℃下的PCT曲线图：(a)x＝5,(b)x＝10,(c)x＝15,(d)x＝20at％.(压力测试范围0.01-5MPa)。

附图标记说明：

1、真空泵；2、真空表；3、第三针阀；4、第一安全阀；5、第四针阀；6、第五针阀；7、高压氢气瓶；8、第三球阀；9、第三过滤器；10、第二压力表；11、第一减压阀；12、第一压力表；13、第二安全阀；14、流量计；15、单向阀；16、第六针阀；17、压力传感器；18第十针阀；19、阻火器；20、第四过滤器；21、第九针阀；22、第四温度传感器；23、电磁阀；24、第二减压阀；25、第三压力表；26、第三安全阀；27、第一压力传感器；28、第十一针阀；29、燃料电池系统；30、第八针阀；31、高压氮气瓶；32、第七针阀；

A0、AB5型储氢瓶；A01、AB₅型储氢瓶瓶体；A02、第一瓶口阀；A02-1、第一球阀；A02-2、第一泄压阀；A02-3、第一快速接头；A1、第一温度传感器；A2、第一过滤器；A3、第一针阀；

M0、Mg基储氢瓶；Mg基储氢瓶瓶体M01、；M02、第二瓶口阀；M02-1、第二球阀；M02-2、第二泄压阀；M02-3、第二快速接头；M1、保温层；M2、加热套；M3、第二温度传感器；M4、第三温度传感器；M5、第二过滤器；M6、第二针阀。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

如图1所示，一种配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，其包括金属氢化物储氢合金瓶组单元、抽真空管路、充气管路、放氢管路和排空管路。

所述金属氢化物储氢合金瓶组单元，其由无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元组成。AB₅型储氢材料和Mg基储氢材料经抽真空，活化处理后，获得实用的、重复性良好的可逆吸放氢行为。所述无热源供给AB₅型储氢瓶单元包括通过管路依次连通的AB₅型储氢瓶A0、第一过滤器A2和第一针阀A3；所述有热源供给Mg基储氢瓶单元包括通过管路依次连通的Mg基储氢瓶M0、第二过滤器M5和第二针阀M6。

所述抽真空管路，其通过管路与所述金属氢化物储氢合金瓶组单元相连通，用于对所述无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元进行抽真空处理。

所述充气管路，其通过管路与所述金属氢化物储氢合金瓶组单元相连通，用于对所述无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元进行充氢和充氮。

所述放氢管路，其通过管路与所述金属氢化物储氢合金瓶组单元相连通，用于对所述无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元供应氢气。

所述排空管路，其通过管路与所述金属氢化物储氢合金瓶组单元相连通，用于对所述无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元进行排气。

所述AB5型储氢瓶A0上装有第一温度传感器A1。如图2所示，所述AB₅型储氢瓶A0由AB₅型储氢瓶瓶体A01以及与该AB₅型储氢瓶瓶体A01相连通的第一瓶口阀A02组成，所述第一瓶口阀A02由第一球阀A02-1、第一泄压阀A02-2和第一快速接头A02-3组成。第一快速接头A02-3方便AB₅型储氢瓶A0拔插和更换。AB₅型储氢瓶瓶体A01采用6061铝合金材质，第一瓶口阀A02中第一球阀A02-1、第一泄压阀A02-2和第一快速接头A02-3耐温范围-30～90℃。

如图1所示，所述Mg基储氢瓶M0的外表面上依次包覆有加热套M1、保温层M2。

如图1所示，所述Mg基储氢瓶M0的底部安装有第二温度传感器M3，该Mg基储氢瓶M0的顶部安装有第三温度传感器M4。

如图2所示，所述Mg基储氢瓶M0由Mg基储氢瓶瓶体M01以及与该Mg基储氢瓶瓶体M01相连通的第二瓶口阀M02组成，所述第二瓶口阀M02由第二球阀M02-1、第二泄压阀M02-2和第二快速接头M02-3组成。第二快速接头M02-3方便Mg基储氢瓶M0拔插和更换。Mg基储氢瓶瓶体M01采用304不锈钢材质，第二瓶口阀M02中第二球阀M02-1、第二泄压阀M02-2和第二快速接头M02-3耐温范围-30～400℃。

如图1所示，所述抽真空管路包括通过管路依次相连通的真空泵1、真空表2、第三针阀3、第一安全阀4以及与所述第一安全阀4通过管路并联的第四针阀5和第五针阀6。所述第四针阀5与所述第一针阀A3通过管路相连通。所述第五针阀6和所述第二针阀M6通过管路相连通。

如图1所示，所述充气管路包括通过管路依次连通的第六针阀16、单向阀15、流量计14、第二安全阀13、第一压力表12、第一减压阀11、第二压力表10、第三过滤器9以及与该第三过滤器9通过管路并联的第三球阀8和第七针阀32，所述第三球阀8和高压氢气瓶7通过管路相连通，所述第七针阀32和高压氮气瓶31通过管路相连通。所述第二安全阀13与所述第五针阀6通过管路相连通。所述第六针阀16通过管路分别与第一安全阀4、第四针阀5和第五针阀6相连通。

如图1所示，所述放氢管路包括通过管路依次连接的阻火器19、第八针阀30、燃料电池系统29、第一压力传感器27、第三安全阀26、第三压力表25、第二减压阀24、电磁阀23、第四温度传感器22、第九针阀21、第四过滤器20。所述第四过滤器20通过管路分别与所述第一安全阀4、所述第四针阀5、所述第五针阀6、第六针阀16相连通。

如图1所示，所述排空管路包括第十针阀18和第十一针阀28。所述第十针阀18通过管路分别与所述第一安全阀4、所述第四针阀5、所述第五针阀6、第六针阀16、阻火器19、第八针阀30相连通。

所述第十一针阀28，其一端通过管路与所述第十针阀18和所述阻火器19之间的管路相连通，另一端通过管路与所述燃料电池系统29和所述第三安全阀26之间的管路相连通。

上述各个减压阀采用膜片式结构，具有精度高响应速度快的优点。

各个安全阀均连接于排空管路，安全阀在压力超过12MPa时进行泄压，排放后的气体通过统一的管路经过阻火器19排放到设备外。

上述配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，试验依据标准为氢气纯度应符合GB/T 3634.2-2011中高纯氢要求，氮气纯度应符合GB/T8979-2008中高纯氮的要求；试验仪器设备应按本领域一般规定检验合格，并处于检验有效期内；氢气质量流量控制器精度不应低于±(1％Rdg+0.2F.S)，重复性不低于0.2％F.S.；压力传感器精度不应低于±0.5％F.S.；换热部件控温精度不应低于±1℃；真空泵极限压力应低于10-2mbar。在试验时，存在一定程度的重复操作，其目的在于确定相关发明的启闭状态，以保证试验的严谨性。

具体操作步骤如下：

步骤一：AB₅型储氢瓶抽真空。真空管道主要由真空泵1、真空表2、第三针阀3、第一安全阀4、第四针阀5和第五针阀6顺次连接构成。管道中所有球阀、针阀处于关闭状态，开启真空泵1，打开第三针阀3、第四针阀5和第一针阀A3，对AB₅型储氢瓶A0进行抽真空处理，抽真空时间至少24小时。抽真空结束后依次关闭第一针阀A3、第四针阀5、第三针阀3和真空泵1。

步骤二：AB₅型储氢瓶充氢。将高压氢气瓶阀门7打开，打开第三球阀8，调节第一减压阀11并检查减压阀入口第二压力表10数值，调节减压阀观察出口第一压力表12，输出压力至实验所需压力值，出口压力设置为5MPa，将流量计14调节为设定值，打开第六针阀16，打开第四针阀5，打开第一针阀A3，对AB₅储氢瓶充氢至充氢压力5MPa，恒压5h充氢结束。依次关闭第一针阀A3、第四针阀5、第六针阀16、第三球阀8和高压氢气瓶7。

步骤三：AB₅型储氢瓶排空。开启第一针阀A3、第四针阀5和第十针阀18，压力传感器17显示数值接近大气压时，关闭第十针阀18。开启真空泵1和第三针阀3重复抽真空步骤，压力传感器17显示压力值降至0.01MPa为止。放氢结束，依次关闭第一针阀A3、第四针阀5、第三针阀3和真空泵1。

步骤四：AB₅型储氢瓶活化。重复抽步骤一抽真空—步骤二充氢—步骤三排空反复循环两次以上，直到AB₅型储氢瓶A0完全活化，即直到AB₅型储氢瓶能提供的最大氢气量。

步骤五：AB₅型储氢瓶放氢。

方案1：依次开启第一针阀A3、第四针阀5、第九针阀21、电磁阀23、第二减压阀24，燃料电池系统29和第七针阀30等开关实现给燃料电池系统供氢，调节第二减压阀24观察出口第三压力表25，输出压力至燃料电池系统29所需压力值，AB₅型储氢瓶A0给燃料电池系统29提供稳定的氢源，直到实际放氢速率降至初始流量值的5％时，放氢结束。依次关闭第八针阀30、燃料电池系统29、电磁阀23、第九针阀21、第四针阀5和第三针阀3。

方案2：依次开启第一针阀A3、第四针阀5、第九针阀21、电磁阀23、第二减压阀24，第十一针阀28等开关，调节第二减压阀24观察出口第三压力表25等，给用氢设备提供稳定的氢源，例如氢气质谱仪。直到实际放氢速率降至初始流量值的5％时，放氢结束。依次关闭第十一针阀28、电磁阀23、第九针阀21、第四针阀5和第三针阀3。

步骤六：AB₅型储氢瓶充氮气。重复步骤一抽真空，压力传感器17显示压力值降至0.01MPa为止。将高压氮气瓶31的阀门打开，打开第七针阀32，调节第一减压阀11并检查减压阀入口第二压力表10数值，调节减压阀观察出口第一压力表12，输出压力至实验所需压力值，出口压力设置1MPa，将流量计14调节为设定值，打开第六针阀16，打开第四针阀5，打开第一针阀A3，对AB₅储氢瓶充氮，恒压1h充氮气结束。依次关闭第一针阀A3、第四针阀5、第六针阀16、第七针阀32和高压氮气瓶31。由于AB₅型储氢瓶采用带自封闭功能的快插接口，直接把AB₅型储氢瓶从快插接头拔出可满足中长途运输或备用。

步骤七：Mg基储氢瓶抽真空。真空管道主要由真空泵1、真空表2、第三针阀3、第一安全阀4和第五针阀6组成。管道中所有球阀、针阀处于关闭状态，开启真空泵1，打开第三针阀3、第五针阀6和第二针阀M6，对Mg基储氢瓶M0进行抽真空处理，抽真空时间至少24小时。抽真空结束后依次关闭第二针阀M6、第五针阀6、第三针阀3和真空泵1。

步骤八：Mg基储氢瓶充氢。开启Mg基储氢储氢瓶加热套加热功能，加热温度设置为350℃，保温直至实验结束。将高压氢气瓶7的阀门打开，打开第三球阀8，调节第一减压阀11并检查减压阀入口第二压力表10数值，调节减压阀观察出口第一压力表12，输出压力至实验所需压力值，出口压力设置为5MPa，将流量计14调节为设定值，打开第六针阀16，打开第五针阀6，打开第二针阀M6，对Mg储氢瓶充氢至充氢压力5MPa，恒压5h充氢结束。依次关闭第二针阀M6、第五针阀6、第六针阀16、第三球阀8和高压氢气瓶7，关闭加热套加热功能。

步骤九：Mg基储氢瓶排空。开启第二针阀M6、第五针阀6和第十针阀18，压力传感器17显示数值接近大气压时，关闭第十针阀18。开启真空泵1和点针阀3重复抽真空步骤，压力传感器17显示压力值降至0.01MPa为止。放氢结束，依次关闭第二针阀M6、第五针阀6、第三针阀3和真空泵1。

步骤十：Mg基储氢瓶活化。重复抽步骤七抽真空—步骤八充氢—步骤九排空反复循环两次以上，直到Mg基储氢瓶M0完全活化，即直到Mg基储氢瓶能提供的最大氢气量。

步骤十一：Mg基储氢瓶放氢。

方案1：开启Mg基储氢储氢瓶加热套加热功能，加热温度设置为350℃，保温直至实验结束。依次开启第二针阀M6、第五针阀6、第九针阀21、电磁阀23、第二减压阀24、燃料电池系统29和第八针阀30等开关实现给燃料电池系统供氢，调节第二减压阀24观察出口第三压力表25，输出压力至燃料电池系统29所需压力值，AB₅型储氢瓶A0给燃料电池系统29提供稳定的氢源，直到实际放氢速率降至初始流量值的5％时，放氢结束。依次关闭第八针阀30、燃料电池系统29、电磁阀23、第九针阀21、第五针阀6，第二针阀M6和关闭加热套功能。

方案2：开启Mg基储氢储氢瓶加热套加热功能，加热温度设置为350℃，保温直至实验结束。依次开启第二针阀M6、第五针阀6、第九针阀21、电磁阀23、第二减压阀24，第十一针阀28等给用氢设备提供稳定的氢源，例如氢气质谱仪。直到实际放氢速率降至初始流量值的5％时，放氢结束。依次关闭第十一针阀28、电磁阀23、第九针阀21、第五针阀6、第二针阀M6和关闭加热套功能。

步骤十二：Mg基储氢瓶充氮气。重复步骤一抽真空，压力传感器17显示压力值降至0.01MPa为止。将高压氮气瓶31的阀门打开，打开第七针阀32，调节第一减压阀11并检查减压阀入口第二压力表10数值，调节减压阀观察出口第一压力表12，输出压力至实验所需压力值，出口压力设置1MPa，将流量计14调节为设定值，打开第六针阀16，打开第四针阀5，打开第二针阀M6，对Mg基储氢瓶充氮，恒压1h充氮气结束。依次关闭第二针阀M6、第四针阀5、第六针阀16、第七针阀32和高压氮气瓶31。由于Mg基储氢瓶采用带自封闭功能的快插接口，直接把Mg基储氢瓶从快插接头拔出可满足中长途运输或备用。

步骤十三：装置中第二安全阀13、第三安全阀26和第一安全阀4均连接于阻火器19，安全阀在压力超过12MPa时进行泄压，排放后的气体通过统一的管路经过阻火器19排放到设备外。

图3为AB₅型储氢瓶充装LaNi5储氢材料PCT曲线(压力测试范围0.01-5MPa)。

图4为Mg基储氢瓶单元充装Mg-xNi-3La储氢材料在300℃下的PCT曲线：(a)x＝5,(b)x＝10,(c)x＝15,(d)x＝20at％.(压力测试范围0.01-5MPa)。

与现有技术相比，本实施例的优点和有益效果在于：

1、上述配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，集成无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元在线抽真空、活化、充氢、放氢和氮气保护等一体化功能。

2、上述配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，抽真空管路、充氢管路、充氮气管路、放氢管路和排空管路等主要管道和部件实现共享，节省资源和降低成本。

3、上述配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，经过抽真空和活化处理后的无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元可满足燃料电池系统高纯氢供氢需求，应用于氢能摩托车、氢能自行车、氢能观光车、氢能叉车和氢能无人机。又能满足无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶中长途运输或备用需求，实现节能环保和能量的充分利用。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，其特征在于，包括：

金属氢化物储氢合金瓶组单元，其由无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元组成；所述无热源供给AB₅型储氢瓶单元包括通过管路依次连通的AB₅型储氢瓶、第一过滤器和第一针阀；所述有热源供给Mg基储氢瓶单元包括通过管路依次连通的Mg基储氢瓶、第二过滤器和第二针阀；

抽真空管路，其通过管路与所述金属氢化物储氢合金瓶组单元相连通，用于对所述无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元进行抽真空处理；

充气管路，其通过管路与所述金属氢化物储氢合金瓶组单元相连通，用于对所述无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元进行充氢和充氮；

放氢管路，其通过管路与所述金属氢化物储氢合金瓶组单元相连通，用于对所述无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元供应氢气；

排空管路，其通过管路与所述金属氢化物储氢合金瓶组单元相连通，用于对所述无热源供给AB₅型储氢瓶单元和有热源供给Mg基储氢瓶单元进行排气。

2.根据权利要求1所述的配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，其特征在于，所述AB₅型储氢瓶上装有第一温度传感器。

3.根据权利要求1所述的配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，其特征在于，所述AB₅型储氢瓶由AB₅型储氢瓶瓶体以及与该AB₅型储氢瓶瓶体相连通的第一瓶口阀组成，所述第一瓶口阀由第一球阀、第一泄压阀和第一快速接头组成。

4.根据权利要求1所述的配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，其特征在于，所述Mg基储氢瓶的外表面上依次包覆有加热套、保温层。

5.根据权利要求1所述的配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，其特征在于，所述Mg基储氢瓶的底部安装有第二温度传感器，该Mg基储氢瓶的顶部安装有第三温度传感器。

6.根据权利要求1所述的配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，其特征在于，所述Mg基储氢瓶由Mg基储氢瓶瓶体以及与该Mg基储氢瓶瓶体相连通的第二瓶口阀组成，所述第二瓶口阀由第二球阀、第二泄压阀和第二快速接头组成。

7.根据权利要求1所述的配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，其特征在于，所述抽真空管路包括通过管路依次相连通的真空泵、第三针阀、第一安全阀以及与所述第一安全阀通过管路并联的第四针阀和第五针阀；所述第四针阀与所述第一针阀通过管路相连通；所述第五针阀和所述第二针阀通过管路相连通。

8.根据权利要求7所述的配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，其特征在于，所述充气管路包括通过管路依次连通的第六针阀、单向阀、第二安全阀、第一减压阀、第三过滤器以及与该第三过滤器通过管路并联的第三球阀和第七针阀，所述第三球阀和高压氢气瓶通过管路相连通，所述第七针阀和高压氮气瓶通过管路相连通；所述第二安全阀与所述第五针阀通过管路相连通；所述第六针阀通过管路分别与第一安全阀、第四针阀和第五针阀相连通。

9.根据权利要求8所述的配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，其特征在于，所述放氢管路包括通过管路依次连接的阻火器、第八针阀、燃料电池系统、第三安全阀、第二减压阀、电磁阀、第九针阀、第四过滤器；所述第四过滤器通过管路分别与所述第一安全阀、所述第四针阀、所述第五针阀、第六针阀相连通。

10.根据权利要求9所述的配套燃料电池系统的金属氢化物储氢瓶在线活化供氢装置，其特征在于，所述排空管路包括：

第十针阀，其通过管路分别与所述第一安全阀、所述第四针阀、所述第五针阀、第六针阀、阻火器、第八针阀相连通；

第十一针阀，其一端通过管路与所述第十针阀和所述阻火器之间的管路相连通，另一端通过管路与所述燃料电池系统和所述第三安全阀之间的管路相连通。

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