CN113915525B - 一种固态储氢氢气吸附与释放装置 - Google Patents

一种固态储氢氢气吸附与释放装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种固态储氢氢气吸附与释放装置。装置包括壳体、固态储氢器、气体循环组件和传输件；壳体内设有多个第一伸缩门将其内部分为预热区、加热区和冷却区，传输件驱动固态储氢器沿壳体各个区域活动；固态储氢器包括外壳和复合材料，复合材料包括储氢材料和石墨颗粒，外壳设有进出气口；加热区设有与进出气口相对应的进出气管，加热区设有电磁加热件；气体循环组件包括循环管和设置在循环管上的缓冲罐、气体冷却增压模块，循环管的两端分别与预热区和冷却区相连通。本发明可以实现氢气不间断的吸附或者释放过程，同时利用饱和后或者氢气释放后的高温的固态储氢器的热量对新进入壳体的固态储氢器进行预热，整体提升了能量的利用率。

Description

一种固态储氢氢气吸附与释放装置
技术领域
本发明涉及储氢技术领域，尤其涉及一种固态储氢氢气吸附与释放装置。
背景技术
在常规的固态储氢加氢站或固态储氢母站的方案通常是通过外置的导热油炉作为热媒介对储氢材料进行加热，以实现氢气的吸附或者释放。这种方法虽然能够实现基本氢气的储存，运输及释放功能，但是需要设计专门的运输车辆，以对接加氢站或者氢气母站的导热油炉，而且导热油炉的能耗和电能的利用率均比较大，增加了整个工艺过程的能量消耗。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种高效、节约能源的固态储氢氢气吸附与释放装置。
本发明的一种固态储氢氢气吸附与释放装置，包括壳体、固态储氢器、气体循环组件和传输件；
所述壳体内设有多个第一伸缩门将其内部分为预热区、加热区和冷却区，所述传输件驱动所述固态储氢器沿壳体各个区域活动；
所述固态储氢器包括外壳和填充在所述外壳内的复合材料，所述复合材料包括储氢材料和石墨颗粒，所述外壳设有进出气口，所述进出气口设有阀门；
所述加热区设有与所述进出气口相对应的进出气管，所述加热区设有电磁加热件，用于对位于所述加热区的固态储氢器进行加热；
气体循环组件包括循环管和设置在所述循环管上的缓冲罐和气体冷却增压模块，所述循环管的两端分别与所述预热区和冷却区相连通，所述预热区和冷却区通过传输管相连通。
进一步的，所述加热区还设有压力变送器和温度变送器。
进一步的，所述传输件包括设置在所述壳体内的传输带。
进一步的，所述壳体为长条状，所述壳体的两端均设有开口，所述开口均设有门体。
进一步的，所述预热区设有第二伸缩门将其内部分为预热一区和预热二区，所述预热一区和预热二区通过第一连接管相连通。
进一步的，所述冷却区设有第三伸缩门将其内部分为冷却一区和冷却二区，所述冷却一区和冷却二区通过第二连接管相连通。
进一步的，所述复合材料的制备方法如下：
S1：将镁基固态储氢材料切屑加工成金属微粒；
S2：将石墨粉碎加工成石墨微粒；
S3：将金属微粒和石墨微粒以5：1的比例方式混合，并加入沥青和树脂作为结合剂；
S4：以真空烧结的方式将步骤S3中的金属微粒、石墨微粒、结合剂制成蜂窝结构的复合材料材料。
本发明的固态储氢的氢气吸附与释放装制，装置内使用固态储氢器作为氢气的储存单元，固态储氢器通过传输件进入装置内，由于固态储氢器内有石墨颗粒，在装加热区通过电磁加热的方式对固态储氢器加热，通过控制加热区的固态储氢器的温度以实现氢气的吸附和释放。固态储氢器吸附或者释放氢气完成后，打开位于加热区和冷却区之间的第一伸缩门，固态储氢器进入冷却区，关闭位于加热区和冷却区之间的第一伸缩门，冷却区装有换热管路，管路内使用氮气缓冲罐的氮气作为媒介，对加热后的固态储氢器进行冷却，在对固态储氢器进行冷却的同时，将固态储氢器的热量带预热区，对预热区的固态储氢器进行预热，并降低氮气的温度，氮气冷却后通过增压泵注入氮气缓冲罐进行收集，以做到氮气的循环使用，打开位于预热区和加热区之间的第一伸缩门，预热后的固态储氢器进入加热区，关闭位于预热区和加热区之间的第一伸缩门，电磁加热件对位于预热后的固态储氢器进行加热。本发明可通过控制不同的工艺温度可以实现氢气的吸附与释放过程。本发明可以实现氢气不间断的吸附或者释放过程，同时利用饱和后或者氢气释放后的高温的固态储氢器的热量对新进入壳体的固态储氢器进行预热，这样就整体提升了能量的利用率，可以有效的将低能源的消耗。
附图说明
图1为本发明的一种固态储氢氢气吸附与释放装置的结构示意图。
1、壳体；11、预热区；111、第二伸缩门；112、预热一区；113、预热二区；114、第一连接管；12、加热区；13、冷却区；131、第三伸缩门；132、冷却一区；133、冷却二区；134、第二连接管；14、开口；15、门体；16、传输管；17、进出气管；2、固态储氢器；21、外壳；211、进出气口；3、气体循环组件；31、循环管；32、缓冲罐；33、气体冷却增压模块；4、传输件；41、传输带；5、第一伸缩门；6、电磁加热件；7、压力变送器；8、温度变送器。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本发明的一种固态储氢氢气吸附与释放装置，包括壳体1、固态储氢器2、气体循环组件3和传输件4；
壳体1内设有多个第一伸缩门5将其内部分为预热区11、加热区12和冷却区13，传输件4驱动固态储氢器2沿壳体1各个区域活动；
固态储氢器2包括外壳21和填充在外壳21内的复合材料，复合材料包括储氢材料和石墨颗粒，外壳21设有进出气口211，进出气口211设有阀门；
加热区12设有与进出气口211相对应的进出气管17，加热区12设有电磁加热件6，用于对位于加热区12的固态储氢器2进行加热；
气体循环组件3包括循环管31和设置在循环管31上的缓冲罐32和气体冷却增压模块33和循环泵，循环管31的两端分别与预热区11和冷却区13相连通，所述预热区11和冷却区13通过传输管16相连通。
本发明的固态储氢的氢气吸附与释放装制，装置内使用固态储氢器2作为氢气的储存单元，固态储氢器2通11过传输件4进入装置内，由于固态储氢器2内有石墨颗粒，在装加热区12通过电磁加热的方式对固态储氢器2加热，通过控制加热区12的固态储氢器2的温度以实现氢气的吸附和释放。固态储氢器2吸附或者释放氢气完成后，打开位于加热区12和冷却区13之间的第一伸缩门5，固态储氢器2进入冷却区13，关闭位于加热区12和冷却区13之间的第一伸缩门5，冷却区13装有换热管路，管路内使用氮气缓冲罐32的氮气作为媒介，对加热后的固态储氢器2进行冷却，在对固态储氢器2进行冷却的同时，将固态储氢器2的热量带预热区11，对预热区11的固态储氢器2进行预热，并降低氮气的温度，氮气冷却后通过增压泵注入氮气缓冲罐32进行收集，以做到氮气的循环使用，打开位于预热区11和加热区12之间的第一伸缩门5，预热后的固态储氢器2进入加热区12，关闭位于预热区11和加热区12之间的第一伸缩门5，电磁加热件6对位于预热后的固态储氢器2进行加热。本发明可通过控制不同的工艺温度可以实现氢气的吸附与释放过程。系统可以实现氢气不间断的吸附或者释放过程，同时系统可利用饱和后或者氢气释放后的高温的固态储氢器2的热量对新进入系统的固态储氢器2进行预热，这样就整体提升了能量的利用率，可以有效的将低能源的消耗。
对加热后的固态储氢器2进行冷却，在对固态储氢器2进行冷却的同时，将固态储氢器2的热量带预热区11，对预热区11的固态储氢器2进行预热，并降低氮气的温度，氮气冷却后通过气体冷却增压模块33注入氮气缓冲罐进行收集，以做到氮气的循环使用。
本发明的加热区12还可以设有压力变送器7和温度变送器8，测量加热区12内的压力；温度变送器8用于检测加热区12的温度。
传输件4的结构有多种，在这里不做限定，在本实施例中，传输件4可以包括设置在壳体1内的传输带41。传输带41运输固态储氢器2在预热区11、加热区12和冷却区13运动。
壳体1可以为长条状，壳体1的两端均设有开口14，开口14均设有门体15，打开门体15将固态储氢器2放置在传输带41上，然后关闭门体15。
其中，预热区11可以设有第二伸缩门111将其内部分为预热一区112和预热二区113，预热一区112和预热二区113通过第一连接管114相连通，热量充分利用。
其中，冷却区13可以设有第三伸缩门131将其内部分为冷却一区132和冷却二区133，冷却一区132和冷却二区133通过第二连接管134相连通，对固态储氢器2进行充分冷却。
其中，复合材料的制备方法如下：
S1：将镁基固态储氢材料切屑加工成金属微粒；
S2：将石墨粉碎加工成石墨微粒；
S3：将金属微粒和石墨微粒以5：1的比例方式混合，并加入沥青和树脂作为结合剂；
S4：以真空烧结的方式将步骤S3中的金属微粒、石墨微粒、结合剂制成蜂窝结构的复合材料。
以上未涉及之处，适用于现有技术。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种固态储氢氢气吸附与释放装置，其特征在于：包括壳体（1）、固态储氢器（2）、气体循环组件（3）和传输件（4）；
所述壳体（1）内设有多个第一伸缩门（5）将其内部分为预热区（11）、加热区（12）和冷却区（13），所述传输件（4）驱动所述固态储氢器（2）沿壳体（1）各个区域活动；
所述固态储氢器（2）包括外壳（21）和填充在所述外壳（21）内的复合材料，所述复合材料包括储氢材料和石墨颗粒，所述外壳（21）设有进出气口（211），所述进出气口（211）设有阀门；
所述加热区（12）设有与所述进出气口（211）相对应的进出气管（17），所述加热区（12）设有电磁加热件（6），用于对位于所述加热区（12）的固态储氢器（2）进行加热；
气体循环组件（3）包括循环管（31）和设置在所述循环管（31）上的缓冲罐（32）和气体冷却增压模块（33），所述循环管（31）的两端分别与所述预热区（11）和冷却区（13）相连通，所述预热区和冷却区通过传输管相连通。
2.如权利要求1所述的一种固态储氢氢气吸附与释放装置，其特征在于：所述加热区（12）还设有压力变送器（7）和温度变送器（8）。
3.如权利要求1所述的一种固态储氢氢气吸附与释放装置，其特征在于：所述传输件（4）包括设置在所述壳体（1）内的传输带（41）。
4.如权利要求3所述的一种固态储氢氢气吸附与释放装置，其特征在于：所述壳体（1）为长条状，所述壳体（1）的两端均设有开口（14），所述开口（14）均设有门体（15）。
5.如权利要求1所述的一种固态储氢氢气吸附与释放装置，其特征在于：所述预热区（11）设有第二伸缩门（111）将其内部分为预热一区（112）和预热二区（113），所述预热一区（112）和预热二区（113）通过第一连接管（114）相连通。
6.如权利要求1所述的一种固态储氢氢气吸附与释放装置，其特征在于：所述冷却区（13）设有第三伸缩门（131）将其内部分为冷却一区（132）和冷却二区（133），所述冷却一区（132）和冷却二区（133）通过第二连接管（134）相连通。
7.如权利要求1所述的一种固态储氢氢气吸附与释放装置，其特征在于：所述复合材料的制备方法如下：
S1：将镁基固态储氢材料切屑加工成金属微粒；
S2：将石墨粉碎加工成石墨微粒；
S3：将金属微粒和石墨微粒以5：1的比例方式混合，并加入沥青和树脂作为结合剂；
S4：以真空烧结的方式将步骤S3中的金属微粒、石墨微粒、结合剂制成蜂窝结构的复合材料。
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