CN115468110A - 一种热场均匀的固态储放氢装置及储放氢方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热场均匀的固态储放氢装置及储放氢方法，热场均匀的固态储放氢装置包括：壳体、保温层、固态储氢材料、加热膜、支撑板、中央控制器、温度传感器；加热膜紧密压接在两层所述固态储氢材料之间；前支撑板和后支撑板分别与所述壳体相距一定距离，沿水平中心线固定安装于所述壳体的内部腔体。本发明采用面状加热膜对固态储氢材料进行加热，同时采用热平衡算法自动控制加热膜上各温度控制点提供不同的加热功率，实现固态储放氢装置在运行过程中热场保持均匀，提高储氢速度，从而能够快速、稳定、安全储放氢。如果在固态储氢材料间设置冷却液通道，采用液冷的方式移出储氢过程中放出的热量，则可进一步提升储氢过程的速度，提高储氢效率。
Description
技术领域
本发明涉及储氢技术领域，尤其是涉及一种热场均匀的固态储放氢装置及储放氢方法。
背景技术
固态储放氢装置填充金属储氢材料，在一定温度下对金属储氢材料充氢，氢气和金属储氢材料会进行反应合成金属氢化物。当储氢材料完成储氢后，将金属氢化物加热到一定温度后，金属氢化物分解生成放出氢气，储氢材料恢复为原状态。
由于金属储氢材料的导热系数一般都不高，导热性能不好，使用此种方式进行储氢，在启动过程中，现有技术的加热方式很难将储氢材料均匀加热，造成储氢材料各处温度不一致，造成有的位置需要加热，有的位置需要取热，很难进行控制温度。另外在储氢过程中会产生大量的热量，如果这些热量不及时排除，将会影响氢气和金属储氢材料化学合成反应。因此，利用固态储氢材料储氢时，现有技术需要先把储氢材料加热一定温度后与氢气进行反应，当氢气和金属基储氢材料开始化学合成反应后停止加热，再把上述化学合成反应产生的热量进行散热，但是由于储氢材料导热性能不好，热量难以扩散造成很难将固态储氢设备大型化，降低了储氢效率，延长储氢时间，从而影响储氢设备的储氢率和储氢速率。另外采用流体为储氢材料供热会损耗大量热量，采用电加热也存在电能利用率低的问题。
所以固态储放氢装置的热管理非常重要，通过大量的试验表明，当固态储放氢装置热场均匀时，固态储放氢装置能够快速、稳定、安全储放氢。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有固态储氢材料导热性差，储氢效率低，导致储放氢设备工作稳定性不佳的问题，提出一种热场均匀的固态储放氢装置，该装置能将全部固态储氢材料的温度稳定、均匀地控制在设定温度范围内，从而提高储放氢效率，降低能耗，同时可以提高装置运行的安全性。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种热场均匀的固态储放氢装置，包括保温层、壳体、固态储氢材料、加热膜、氢气入口、第一支撑板、第二支撑板、氢气出口、中央控制器和温度传感器；
所述氢气入口和氢气出口沿水平中心线对称设置在壳体的两端；所述第一支撑板和第二支撑板分别设置在壳体内，并距离邻近氢气入口或氢气出口一定距离，即第一支撑板与氢气入口之间存在一定的容纳空间，用于存储氢气，便于氢气的有效分布；所述第二支撑板与氢气出口之间存在一定的容纳空间，固态储氢材料中的氢气自氢气流通通道汇集至该容纳空间，有助于氢气持续的、稳定的输出；所述加热膜为面状，所述加热膜与设置在其两侧的固态储氢材料紧密压接构成储放氢单元，所述加热膜为电加热膜，电加热膜与电源电联，电加热膜通电后能加热固态储氢材料；为了实现固态储氢材料的紧密压接，还可以在固态储氢材料中添加少量能起到粘结作用的材料，或在固态储氢材料背离加热膜的一侧包覆透气材料；所述壳体与第一支撑板和第二支撑板形成的腔体中叠设有多个储放氢单元，所述储放氢单元的数量为2-20个，具体数量视设计规模所定；所述保温层包覆在壳体外侧；
所述固态储氢材料中设置有温度传感器的探头；所述中央控制器分别与温度传感器和加热膜通讯连接。
本发明热场均匀的固态储放氢装置的固态储放氢方法，包括以下步骤：首先设定固态储氢材料的工作温度，中央控制器根据设置在固态储氢材料中的温度传感器的信号控制加热膜的功率，使加热膜升温，与面状加热膜紧密贴合的固态储氢材料均匀受热并升温，进而实现稳定的储氢和放氢。
作为本发明的进一步改进，所述第一支撑板、固态储氢材料、第二支撑板中沿水平方向穿设有多条氢气流通通道。即氢气流通通道依次穿过第一支撑板、储氢材料、第二支撑板，进而连通氢气入口和氢气出口。所述氢气流通通道的截面为圆形或正方形。采用这样的氢气流通通道，加大了氢气与固体储氢材料的接触面积，提高了氢气流动速度，降低了氢气进入储氢材料的扩散阻力，加速传质，进一步提高了储氢速率，提高了储氢材料各处温度的均匀性和稳定性，同时能够移出部分反应热。
作为本发明的进一步改进，相邻两层储放氢单元之间设置有冷却液通道，冷却液进口和冷却液出口分别设置在壳体未设置氢气入口和氢气出口的端面上。冷却液通道内的冷却液能在储氢时及时移出各处的反应热，避免固态储放氢装置中间部位超温，提高了固态储氢材料的温度稳定性，进一步提高储氢效率，也解决了固态储放氢装置难以大型化的问题。所述冷却液通道内的冷却介质为水或其他流体。
作为本发明的进一步改进，冷却液通道内均匀设置有互相平行的冷却液导流板，可以避免冷却液在流动过程中产生涡流和返混，进一步提高取热效率。
作为本发明的进一步改进，所述冷却液通道两端设置有第三支撑板和第四支撑板，所述第三支撑板和第四支撑板分别与邻近的冷却液进口和冷却液出口相距一定距离，沿水平中心线固定安装于所述壳体的内部腔体，所述第三支撑板和第四支撑板对氢气和冷却液进行隔离，使冷却液均匀分布到个冷却液通道，进一步提高冷却液取热的均匀性。
作为本发明的进一步改进，所述冷却液进口处设置有冷却液流量调节阀，所述冷却液流量调节阀与中央控制器通讯连接。所述冷却液流量调节阀可以控制冷却液的流量，调节取热负荷。所述中央控制器能控制冷却液流量调节阀，进而稳定、快速地对取热负荷进行调节，进一步提高温度调节的精准性，降低响应时间。
作为本发明的进一步改进，所述壳体上、靠近氢气入口的一侧设置有第一测压口，所述壳体上、靠近氢气出口的一侧设置有第二测压口，所述第一测压口和第二测压口上设置有压力传感器，所述压力传感器与中央控制器通讯连接。所述压力传感器能检测热场均匀的固态储氢装置的压力，判断储放氢的进度，进一步提高储氢效率和安全性。
作为本发明的进一步改进，所述氢气入口设置有氢气入口阀，所述氢气出口设置有氢气出口阀一，所述氢气出口阀一出口分别与氢气出口阀二入口和氢气循环阀一入口相连通；所述氢气循环阀一出口与第一冷却器热媒入口相连通；所述第一冷却器热媒出口与氢气循环压缩机入口相连通；所述氢气循环压缩机出口与第二冷却器热媒入口相连通；所述第二冷却器热媒出口与氢气循环阀二入口相连通；所述氢气循环阀二出口与氢气入口阀相连通；所述氢气入口阀、氢气出口阀一、氢气出口阀二、氢气循环阀一、氢气出口阀二分别与中央控制器通讯连接。氢气循环可以移出储氢时放出的热量，通过冷却器可以回收热量，减少热量损失，同时降低氢气入口温度，有利于储氢阶段温度的控制。氢气的循环还可以提高氢气在氢气流通通道内的流速，降低扩散阻力，提高储氢速度。
作为本发明的进一步改进，所述壳体截面形状包括但不限于圆形、椭圆形、长方形、正方形中的一种形状。若壳体截面形状采用圆形或椭圆形，在同样的操作压力和强度要求下可以节省制造成本。
作为本发明的进一步改进，所述固态储氢材料为LiMgNH、MgH2、LaNi5、LaNi4.6Al0.4、LaNi4.5Al0.5、LaNi4.5Mn0.5、CaNi5、Ti1.2Mn1.8、TiCr1.8、ZrMn2、ZrV、TiFe、Mg2Ni中的一种或多种。
作为本发明的进一步改进，所述固态储氢材料优选LiMgNH和/或MgH2。
作为本发明的进一步改进，所述加热膜为碳纳米管加热膜、碳纤维加热膜或石墨烯加热膜。
作为本发明的进一步改进，所述加热膜优选为碳纳米管加热膜。
作为本发明的进一步改进，所述加热膜厚度为0.05～5mm，优选为0.2-2mm。
作为本发明的进一步改进，所述固态储氢材料压制后厚度为0.5～5cm，优选为1-3cm。
作为本发明的进一步改进，所述固态储氢材料上均匀布置多个温度传感器，分别设置在不同储放氢单元的固态储氢材料中，所述温度传感器与中央控制器通讯连接。
本发明的另一个目的还公开了一种固态储放氢方法，包括以下步骤：
储氢时，打开氢气入口，关闭氢气出口，在中央控制器上设定储氢温度T1，氢气从氢气入口进入热场均匀的固态储放氢装置，流经第一支撑板与氢气入口之间的容纳空间，经氢气流通通道均匀分布于固态储氢材料之中，随着温度的上升，氢气与固态储氢材料反应生成金属氢化物，当反应温度达到启动温度T2时，中央控制器停止对加热膜供电，由于储氢反应是放热反应，放出的反应热除维持储氢温度稳定在T1的热量外，还需移出部分反应热，此时中央控制器调节冷却液流量调节阀调整冷却液流量，使温度传感器测定温度稳定在T1，保持固态储氢装置稳定、均匀储氢，当中央控制器检测压力传感器测定压力开始快速上升时，关闭氢气入口，储氢完毕；
放氢时，关闭氢气入口，打开氢气出口，在中央控制器上设定放氢温度T3，中央控制器对加热膜供电，固态储氢材料温度上升，当温度上升至放氢温度T3时，固态储氢材料稳定放氢，中央控制器控制加热膜加热功率，使温度传感器的测定温度稳定在T3；在中央控制上设定氢气输出下限流量L1，当测定氢气出口流量降低至氢气输出下限L1时，并且压力传感器测定的压力快速下降时，关闭氢气出口，放氢完毕。
作为本发明的进一步改进，在储氢初始时，未开氢气出口，当反应温度达到启动温度T2时，关闭氢气出口。
作为本发明的进一步改进，储氢时，首先打开氢气入口阀；然后打开氢气出口阀一，关闭氢气出口阀二，打开氢气循环阀一和氢气循环阀二；在中央控制器上设定第一冷却器出口温度T4，中央控制器控制第一冷却器冷媒温度或流量将第一冷却器出口温度稳定在T4；在中央控制器上设定第二冷却器出口温度T5，中央控制器控制第一冷却器冷媒温度或流量将第二冷却器出口温度稳定在T5；储氢完毕后，关闭氢气入口阀、氢气出口阀一、氢气出口阀二、氢气循环阀一和氢气循环阀二。
需要说明的是本发明中T1、T2、T3、T4、T5和L1均由实际操作环境和生产规模等要素所决定。
本发明热场均匀的固态储放氢装置结构简单、紧凑，其储放氢方法科学、合理，与现有技术相比较具有以下优点：
1)本发明采用面状加热膜为固态储氢材料供热，加热膜电热转换效率高，面状结构加大了传热面积，加热面的温度均匀性好，提供同样热量的条件下，加热面的温度比线状加热方式所需的温度更低，有利于延长设备适用寿命，传热效果更好。
2)本发明液冷的取热方式可以及时取出储氢时的反应热，避免了固态储放氢装置由于散热不良形成温度梯度，进而影响储氢效率和容量的问题，解决了因散热不良的原因造成固态储放氢装置难以大型化的问题。
3)本发明在储氢时采用的氢气循环的方式，可以大幅降低氢气入口温度，并可以回收利用反应热，同时氢气循环加大了氢气在流通通道中的流速，降低了扩散阻力，加大反应速度，缩短储氢时间，提高了储氢效率。
4)本发明自动化的控制系统，可以及时对温度变化进行控制，响应时间短，温度控制平稳，提高控制的精准度和稳定性，保证固态储放氢装置热场保持平稳、均匀，提升储放氢效率，降低能耗。
附图说明
图1为实施例1热场均匀的固态储放氢装置正视剖面图。
图2为实施例1热场均匀的固态储放氢装置右视剖面图。
图3为实施例1热场均匀的固态储放氢装置俯视剖面图。
图4为实施例2热场均匀的固态储放氢装置的结构示意图。
1、冷却液进口；2、第三支撑板；3、保温层；4、壳体；5、固态储氢材料；6、氢气流通通道；7、加热膜；8、第四支撑板；9、冷却液出口；10、氢气入口；11、第一支撑板；12、第二测压口；13、第二支撑板；14、氢气出口；15、中央控制器；16、温度传感器；17、氢气入口阀；18、冷却液流量调节阀；19、冷却液通道；20、冷却液导流板；21、冷却液通道上壁板；22、冷却液通道下壁板；23、氢气出口阀一；24、氢气出口阀二；25、氢气循环阀一；26、第一冷却器；27、氢气循环压缩机；28、第二冷却器；29、氢气循环阀二。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本专利的描述中，当元件被称为“固定于/安装在(或类似用词)”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居间的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居间的元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件时，不存在居间的元件。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制下面将在本申请的描述中，需要理解的是，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
下面结合附图对本发明一种热场均匀的固态储放氢装置的两种实施方式作详细说明。
实施例1
本实施例公开了一种热场均匀的固态储放氢装置，如图1-3所示，包括保温层3、壳体4、固态储氢材料5、加热膜7、氢气入口10、第一支撑板11、第二支撑板13、氢气出口14、中央控制器15和温度传感器16；
本实施例所述壳体为矩形，其截面为正方形，可以理解所述截面形状还可以为圆形、椭圆形、长方形等其他形状。若壳体截面形状采用圆形或椭圆形，在同样的操作压力和强度要求下可以节省制造成本。
所述氢气入口10和氢气出口14沿水平中心线对称设置在壳体4的两端；所述第一支撑板11和第二支撑板13分别设置在壳体4内，并距离邻近氢气入口10或氢气出口14一定距离，即第一支撑板11与氢气入口10之间存在一定的容纳空间，用于存储氢气，便于氢气的有效分布；所述第二支撑板13与氢气出口14之间存在一定的容纳空间，固态储氢材料5中的氢气自氢气流通通道6汇集至该容纳空间，有助于氢气持续的、稳定的输出；所述第一支撑板11和第二支撑板13的设置方向垂直于氢气入口10与氢气出口14的连线，即垂直于氢气的流动方向。
所述加热膜7为面状，所述加热膜7与设置在其两侧的固态储氢材料5紧密压接构成储放氢单元。本实施例所述固态储氢材料5为LiMgNH。所述加热膜7为碳纳米管加热膜。所述加热膜7厚度为0.05～5mm。所述固态储氢材料5压制后的厚度为0.5～5cm。为了实现固态储氢材料5的紧密压接，还可以在固态储氢材料5中添加少量能起到粘结作用的材料，或在固态储氢材料5背离加热膜7的一侧包覆透气材料。
所述壳体4与第一支撑板11和第二支撑板13形成的腔体中叠设有三个储放氢单元。所述保温层3包覆在壳体4外侧；
所述固态储氢材料5中设置有温度传感器16的探头；所述中央控制器15分别与温度传感器16和加热膜7通讯连接。本实施例所述温度传感器16为多个，分别设置在不同储放氢单元的固态储氢材料5中。
本发明热场均匀的固态储放氢装置的固态储放氢方法，包括以下步骤：首先设定固态储氢材料的工作温度，中央控制器根据设置在固态储氢材料中的温度传感器的信号控制加热膜的功率，使加热膜升温，与面状加热膜紧密贴合的固态储氢材料均匀受热并升温，进而实现稳定的储氢和放氢。
所述第一支撑板11、固态储氢材料5、第二支撑板13中沿水平方向穿设有多条氢气流通通道6。即氢气流通通道6依次穿过第一支撑板11、固态储氢材料5、第二支撑板13，进而连通氢气入口10和氢气出口14。所述氢气流通通道6的截面为圆形或正方形。采用这样的氢气流通通道，加大了氢气与固体储氢材料的接触面积，提高了氢气流动速度，降低了氢气进入储氢材料的扩散阻力，加速传质，进一步提高了储氢速率，提高了储氢材料各处温度的均匀性和稳定性，同时能够移出部分反应热。
相邻两层储放氢单元之间设置有冷却液通道19，冷却液通道19上下通过冷却液通道上壁板21和冷却液通道下壁板22与固态储氢材料5隔离，冷却液通道19的冷却液进口1和冷却液出口9分别设置在壳体未设置氢气入口10和氢气出口14的端面上。冷却液通道内的冷却液能在储氢时及时移出各处的反应热，避免固态储放氢装置中间部位超温，提高了储氢材料的温度稳定性，进一步提高储氢效率，也解决了固态储放氢装置难以大型化的问题。
冷却液通道内均匀设置有互相平行的冷却液导流板，可以避免冷却液在流动过程中产生涡流和返混，进一步提高取热效率。
所述冷却液通道19两端设置有第三支撑板2和第四支撑板8，所述第三支撑板2和第四支撑板8分别与邻近的冷却液进口1和冷却液出口9相距一定距离，沿水平中心线固定安装于所述壳体的内部腔体，对氢气和冷却液进行隔离，使冷却液均匀分布到个冷却液通道，进一步提高冷却液取热的均匀性。
所述冷却液进口处设置有冷却液流量调节阀，冷却液流量调节阀中央控制器15通讯连接，冷却液流量调节阀可以控制冷却液的流量，调节取热负荷。
所述中央控制器15分别于冷却液流量调节阀18和温度传感器16通讯连接。所述中央控制器15可以稳定、快速地对取热负荷进行自动调节，进一步提高温度调节的精准性，降低响应时间。
所述壳体4上、靠近氢气入口10的一侧设置有第一测压口，所述壳体4上、靠近氢气出口14的一侧设置有第二测压口12，所述第一测压口和第二测压口12上设置有压力传感器，所述压力传感器与中央控制器15通讯连接。所述压力传感器能检测热场均匀的固态储氢装置的压力，判断储放氢的进度，进一步提高储氢效率，安全性。
采用本实施例热场均匀的固态储放氢装置进行储放氢的方法如下：包括以下步骤：
储氢时，打开所述氢气入口10，关闭氢气出口14，在中央控制器15上设定储氢温度T1，氢气从氢气入口10进入热场均匀的固态储放氢装置，流经第一支撑板11与氢气入口10之间的容纳空间，经氢气流通通道6均匀分布于固态储氢材料5之中，微开氢气出口14，控制氢气出口14流量，使压力传感器测定压力稳定在P1，随着温度的上升，氢气与固态储氢材料5反应生成金属氢化物，当反应温度达到启动温度T2时，中央控制器15停止对加热膜7供电，由于储氢反应是放热反应，放出的反应热除维持储氢温度稳定在T1的热量外，还需移出部分反应热，此时中央控制器15调节冷却液流量调节阀18调整冷却液流量，使温度传感器16测定温度稳定在T1，保持固态储氢装置稳定、均匀储氢，当中央控制器15检测压力传感器测定压力开始快速上升时，关闭氢气入口10，储氢完毕；
放氢时，关闭氢气入口10，打开氢气出口14，在中央控制器15上设定放氢温度T3，中央控制器15对加热膜7供电，固态储氢材料5温度上升，当温度上升至T3时，固态储氢材料5稳定放氢，中央控制器15控制热膜加热功率，使温度传感器16测定温度稳定在T3，在中央控制上设定氢气输出下限流量L1，当测定氢气出口14流量降低至L1时，并且压力传感器测定的压力快速下降时，关闭氢气出口14，放氢完毕。
实施例2
本实施例公开了一种带有氢气循环装置的热场均匀的固态储放氢装置，其结构与实施例1基本相同，不同的是本实施例设有氢气循环装置。
具体的带有氢气循环装置的热场均匀的固态储放氢装置如图4所示，还包括氢气出口阀一23、氢气出口阀二24、氢气循环阀一25、第一冷却器26、氢气循环压缩机27、第二冷却器28、氢气循环阀二29。所述第一冷却器26和第二冷却器28包括但不限于板式换热器或列管管热器。
所述氢气入口10设置有氢气入口阀17，所述氢气出口14设置有氢气出口阀一23，所述氢气出口阀一23出口分别与氢气出口阀二24入口和氢气循环阀一25入口相连通；所述氢气循环阀一25出口与第一冷却器26热媒入口相连通；所述第一冷却器26热媒出口与氢气循环压缩机27入口相连通；所述氢气循环压缩机27出口与第二冷却器28热媒入口相连通；所述第二冷却器28热媒出口与氢气循环阀二29入口相连通；所述氢气循环阀二29出口与氢气入口阀17相连通；所述氢气入口阀17、氢气出口阀一23、氢气出口阀二24、氢气循环阀一25、所述氢气循环阀二29分别与中央控制器15通讯连接。
采用实施例2热场均匀的固态储放氢装置进行储放氢的方法与实施例1的区别在于包括以下步骤：
储氢时，首先打开氢气入口阀17；然后打开氢气出口阀一23，关闭氢气出口阀二24，打开氢气循环阀一25和氢气循环阀二29；在中央控制器15上设定第一冷却器26出口温度T4，中央控制器15控制第一冷却器26冷媒温度或流量将第一冷却器26出口温度稳定在T4；在中央控制器15上设定第二冷却器28出口温度T5，中央控制器15控制第一冷却器26冷媒温度或流量将第二冷却器28出口温度稳定在T5；储氢完毕后，关闭氢气入口阀17、氢气出口阀一23、氢气出口阀二24、氢气循环阀一25和氢气循环阀二29。
采用实施例2的固态储放氢装置，除了能获得实施例1的优点之外，由于采用了氢气循环的方式，可以大幅降低氢气入口温度，并可以回收利用反应热，同时氢气循环加大了氢气在流通通道中的流速，降低了扩散阻力，加大反应速度，缩短储氢时间，提高了储氢效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (13)
1.一种热场均匀的固态储放氢装置，其特征在于：包括保温层(3)、壳体(4)、固态储氢材料(5)、加热膜(7)、氢气入口(10)、第一支撑板(11)、第二支撑板(13)、氢气出口(14)、中央控制器(15)和温度传感器(16)；
所述氢气入口(10)和氢气出口(14)沿水平中心线对称设置在壳体(4)的两端；所述第一支撑板(11)和第二支撑板(13)分别设置在壳体(4)内，并距离邻近氢气入口(10)或氢气出口(14)一定距离；所述加热膜(7)与设置在其两侧的固态储氢材料(5)紧密压接构成储放氢单元；所述壳体(4)与第一支撑板(11)和第二支撑板(13)形成的腔体中叠设有多个储放氢单元；所述保温层(3)包覆在壳体(4)外侧；
所述固态储氢材料(5)中设置有温度传感器(16)；所述中央控制器(15)分别与温度传感器(16)和加热膜(7)通讯连接。
2.根据权利要求1所述热场均匀的固态储放氢装置，其特征在于：所述第一支撑板(11)、固态储氢材料(5)、第二支撑板(13)中沿水平方向穿设有多条氢气流通通道(6)。
3.根据权利要求1或2所述热场均匀的固态储放氢装置，其特征在于：相邻两层储放氢单元之间设置有冷却液通道(19)，冷却液进口(1)和冷却液出口(9)分别设置在壳体未设置氢气入口(10)和氢气出口(14)的端面上。
4.根据权利要求3所述热场均匀的固态储放氢装置，其特征在于：所述冷却液通道(19)内均匀设置有互相平行的冷却液导流板(20)。
5.根据权利要求3所述热场均匀的固态储放氢装置，其特征在于：所述冷却液通道(19)两端设置有第三支撑板(2)和第四支撑板(8)，所述第三支撑板(2)和第四支撑板(8)分别与邻近的冷却液进口(1)和冷却液出口(9)相距一定距离，沿水平中心线固定安装于所述壳体的内部腔体。
6.根据权利要求5所述热场均匀的固态储放氢装置，其特征在于：所述冷却液进口(1)设置有冷却液流量调节阀(18)，所述冷却液流量调节阀(18)与中央控制器(15)通讯连接。
7.根据权利要求1所述热场均匀的固态储放氢装置，其特征在于：所述壳体(4)上、靠近氢气入口(10)的一侧设置有第一测压口，所述壳体(4)上、靠近氢气出口(14)的一侧设置有第二测压口(12)，所述第一测压口和第二测压口(12)上设置有压力传感器，所述压力传感器与中央控制器(15)通讯连接。
8.根据权利要求1所述热场均匀的固态储放氢装置，其特征在于：所述固态储氢材料(5)为LiMgNH、MgH2、LaNi5、LaNi4.6Al0.4、LaNi4.5Al0.5、LaNi4.5Mn0.5、CaNi5、Ti1.2Mn1.8、TiCr1.8、ZrMn2、ZrV、TiFe、Mg2Ni中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述热场均匀的固态储放氢装置，其特征在于：所述加热膜(7)为碳纳米管加热膜、碳纤维加热膜或石墨烯加热膜。
10.根据权利要求1或9所述热场均匀的固态储放氢装置，其特征在于：所述加热膜(7)厚度为0.05～5mm。
11.根据权利要求1-10任意一项所述热场均匀的固态储放氢装置，其特征在于：所述氢气入口(10)设置有氢气入口阀(17)，所述氢气出口(14)设置有氢气出口阀一(23)，所述氢气出口阀一(23)出口分别与氢气出口阀二(24)入口和氢气循环阀一(25)入口相连通；所述氢气循环阀一(25)出口与第一冷却器(26)热媒入口相连通；所述第一冷却器(26)热媒出口与氢气循环压缩机(27)入口相连通；所述氢气循环压缩机(27)出口与第二冷却器(28)热媒入口相连通；所述第二冷却器(28)热媒出口与氢气循环阀二(29)入口相连通；所述氢气循环阀二(29)出口与氢气入口阀(17)相连通；所述氢气入口阀(17)、氢气出口阀一(23)、氢气出口阀二(24)、氢气循环阀一(25)、所述氢气循环阀二(29)分别与中央控制器(15)通讯连接。
12.一种固态储放氢方法，其特征在于，包括以下步骤：
储氢时，打开所述氢气入口(10)，关闭氢气出口(14)，在中央控制器(15)上设定储氢温度T1，氢气从氢气入口(10)进入热场均匀的固态储放氢装置，流经第一支撑板(11)与氢气入口(10)之间的容纳空间，经氢气流通通道(6)均匀分布于固态储氢材料(5)之中，随着温度的上升，氢气与固态储氢材料(5)反应生成金属氢化物，当反应温度达到启动温度T2时，中央控制器(15)停止对加热膜(7)供电，由于储氢反应是放热反应，放出的反应热除维持储氢温度稳定在T1的热量外，还需移出部分反应热，此时中央控制器(15)调节冷却液流量调节阀(18)调整冷却液流量，使温度传感器(16)测定温度稳定在T1，保持固态储氢装置稳定、均匀储氢，当中央控制器(15)检测压力传感器测定压力开始快速上升时，关闭氢气入口(10)，储氢完毕；
放氢时，关闭氢气入口(10)，打开氢气出口(14)，在中央控制器(15)上设定放氢温度T3，中央控制器(15)对加热膜(7)供电，固态储氢材料(5)温度上升，当温度上升至T3时，固态储氢材料(5)稳定放氢，中央控制器(15)控制加热膜加热功率，使温度传感器(16)测定温度稳定在T3，在中央控制上设定氢气输出下限流量L1，当测定氢气出口(14)流量低至L1时，并且压力传感器测定的压力快速下降时，关闭氢气出口(14)，放氢完毕。
13.根据权利要求12所述固态储放氢方法，其特征在于，包括以下步骤：
储氢时，首先打开氢气入口阀(17)；然后打开氢气出口阀一(23)，关闭氢气出口阀二(24)，打开氢气循环阀一(25)和氢气循环阀二(29)；在中央控制器(15)上设定第一冷却器(26)出口温度T4，中央控制器(15)控制第一冷却器(26)冷媒温度或流量将第一冷却器(26)出口温度稳定在T4；在中央控制器(15)上设定第二冷却器(28)出口温度T5，中央控制器(15)控制第一冷却器(26)冷媒温度或流量将第二冷却器(28)出口温度稳定在T5；储氢完毕后，关闭氢气入口阀(17)、氢气出口阀一(23)、氢气出口阀二(24)、氢气循环阀一(25)和氢气循环阀二(29)。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090062591A1 (en) * | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Jacques Picardy Bingue | Reformation of hydrogen-containing fluids in a cyclic flow reactor |
| CN101881369A (zh) * | 2010-06-25 | 2010-11-10 | 桂林电子科技大学 | 阵列式固态储氢放氢装置 |
| CN109941965A (zh) * | 2019-04-21 | 2019-06-28 | 苏州市泰利登净化设备有限公司 | 一种新型甲醇制氢设备 |
| WO2020073599A1 (zh) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | 上海恒劲动力科技有限公司 | 一种燃料电池氢气回收装置 |
| KR20200072614A (ko) * | 2018-12-12 | 2020-06-23 | 현대자동차주식회사 | 고체 수소 저장장치 |
| CN112082087A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-15 | 山东科技大学 | 一种固态储氢材料自动控制吸放氢系统及方法 |
| CN112524481A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-03-19 | 河南氢枫能源技术有限公司 | 一种针对加氢站放空气回收的系统 |
| CN113224357A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-08-06 | 福托伟阀门(上海)有限公司 | 一种循环储放氢反应系统 |
| CN113793949A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-12-14 | 嘉寓氢能源科技(辽宁)有限公司 | 一种氢燃料电池客车用动力系统 |
| CN114001274A (zh) * | 2021-10-09 | 2022-02-01 | 氢储(上海)能源科技有限公司 | 一种外加热式固态储氢系统及其充氢放氢的方法 |
-
2022
- 2022-09-13 CN CN202211108536.6A patent/CN115468110B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090062591A1 (en) * | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Jacques Picardy Bingue | Reformation of hydrogen-containing fluids in a cyclic flow reactor |
| CN101881369A (zh) * | 2010-06-25 | 2010-11-10 | 桂林电子科技大学 | 阵列式固态储氢放氢装置 |
| WO2020073599A1 (zh) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | 上海恒劲动力科技有限公司 | 一种燃料电池氢气回收装置 |
| KR20200072614A (ko) * | 2018-12-12 | 2020-06-23 | 현대자동차주식회사 | 고체 수소 저장장치 |
| CN109941965A (zh) * | 2019-04-21 | 2019-06-28 | 苏州市泰利登净化设备有限公司 | 一种新型甲醇制氢设备 |
| CN112082087A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-15 | 山东科技大学 | 一种固态储氢材料自动控制吸放氢系统及方法 |
| CN112524481A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-03-19 | 河南氢枫能源技术有限公司 | 一种针对加氢站放空气回收的系统 |
| CN113224357A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-08-06 | 福托伟阀门(上海)有限公司 | 一种循环储放氢反应系统 |
| CN113793949A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-12-14 | 嘉寓氢能源科技(辽宁)有限公司 | 一种氢燃料电池客车用动力系统 |
| CN114001274A (zh) * | 2021-10-09 | 2022-02-01 | 氢储(上海)能源科技有限公司 | 一种外加热式固态储氢系统及其充氢放氢的方法 |
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