CN117267611A - 一种高效均匀反应金属氢化物储氢瓶及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种高效均匀反应的储氢瓶，属于储氢技术领域。瓶体顶部开口连接开口阀，瓶体底部与底盖通过螺纹体连接，泡沫金属放于瓶体中心，泡沫金属的一端紧贴顶部瓶口阀，泡沫金属的另一端与底盖相连，中心泡沫金属四周环形阵列式布置若干铝瓦，铝瓦的一端与泡沫金属紧密连接，铝瓦的另一端与瓶体紧密贴合，铝瓦放在金属氢化物中间，铝瓦轴向底部与底盖紧密贴合，瓶体的内腔上部布置石英棉层，石英棉层位于瓶口与金属氢化物中间。泡沫金属导气管内部多孔结构，可以作为储氢和放氢时氢气流动通道，使氢气能够更加均匀分布在储氢材料周围，保障储氢材料吸放氢气更加完全，同时泡沫金属导热性能较好，使得储氢材料内部温度分布更加均匀。

Description

一种高效均匀反应金属氢化物储氢瓶及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种高效均匀反应金属氢化物储氢瓶，属于储氢技术领域。

背景技术

氢气由于其质量轻、易燃、易爆、高压下与容器形成氢化物发生“氢脆”等特点，在高压下较难储存，因此亟须开发安全、经济、使用方便的储氢工艺技术，以便能更好的利用氢能。与液态及气态高压储氢相变，固态储氢利用金属与氢气发生反应形成金属氢化物，并在需要时释放氢气，将氢气以固态的形式储存起来，具有储氢密度高，小型化，灵活便捷等优点。同时，氢气在储存时无需较高压力，因此稳定安全，具有便于存储和运输等优点，固态储氢已在电动自行车、汽车、重卡等交通工具，应急电源甚至航天等领域、多个场景均得到应用。

固态储氢，一般是将适用于与氢气快速反应的金属氢化物放置在储氢罐中，使用氢气时，金属氢化物放出氢气，充氢时，氢气与储氢金属反应生成金属氢化物。伴随着充放氢气的式大量的放热和吸热，因此金属氢化物内部的温度在一定程度上，影响了充放氢的速率，这也极大影响了氢气的应用。

保持金属氢化物与氢气快速反应也成了，固态储氢开发工艺的要环节，为此，许多研究者们，通过改造储氢瓶内部结构或增加换热设备，增强充放氢速率，为了使放氢过程中，金属氢化物维持在高放氢速率所需要温度，申请号为202110294850.7，申请日期为2021.03.19，发明创造名称为内安装加热管的储氢瓶及供氢气装置的专利申请文件，该申请公开了一种内安装加热管的金属储氢瓶，该申请在储氢瓶内增加电加热管，保障了通过电加热以维持金属氢化物放氢时的温度，保障了放氢速率。

为了保障满足吸氢放氢时金属氢化物内部温度均匀与，所需要的快速热交换；申请号为201910146363.9，申请日期为2019.02.27，发明创造名称为一种高效便捷低压金属氢化物储氢装置，该申请利用在金属氢化物内增加铝瓦，将铝瓦均匀的放置在金属氢化物中间，以增加导热和换热效率，增加换热的均匀性。

与此同时，为了使金属氢化物反应均匀，保障氢气在储氢瓶内浓度差较小，申请号为202110937421.7，申请日期为2021.08.16，发明创造名称为一种储氢瓶的专利申请文件，该申请通过将铜粉烧结的多孔气管布置在储氢瓶内，为氢气提供流动通道，使氢气快速流至瓶内各个区域，以增加反应的均匀性，同时增加换热。

鉴于此，为了使金属氢化物在储氢瓶内吸氢、放氢时热量能够快速被传递，加快反应速度，同时保证内部金属氢化物温度均匀，金属氢化物反应完全，以达到快速用氢的目的。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种高效均匀反应金属氢化物储氢瓶。

一种高效均匀反应金属氢化物储氢瓶，瓶体顶部开口连接开口阀，瓶体底部与底盖通过螺纹体连接，泡沫金属放于瓶体中心，泡沫金属的一端紧贴顶部瓶口阀，泡沫金属的另一端与底盖相连，中心泡沫金属四周环形阵列式布置若干铝瓦，铝瓦的一端与泡沫金属紧密连接，铝瓦的另一端与瓶体紧密贴合，铝瓦放在金属氢化物中间，铝瓦轴向底部与底盖紧密贴合，瓶体的内腔上部布置石英棉层，石英棉层位于瓶口与金属氢化物中间。

一种高效均匀反应金属氢化物储氢瓶的使用方法，瓶体顶部开口连接开口阀，开口阀能够过滤瓶内金属氢化物、泄压和截至氢气，瓶体内部装有金属氢化物用于与氢气发生反应吸氢、放氢，瓶体底部与底盖通过螺纹体连接，瓶体与底盖均为铝制，使得储氢罐内部散热结构易于安放，同时，储氢罐能够反复多次利用。

在瓶体的内部，泡沫金属放于瓶体中心，泡沫金属的一端紧贴顶部瓶口阀，泡沫金属的另一端与底盖相连，泡沫金属内部多孔结构为氢气流动提供流动通道，降低流动阻力，使得充氢时氢气快速流至储氢罐内部，放氢时，氢气能够快速流出，瓶内储氢材料周围较为均匀，保障储氢材料充放氢气更加快速完全，加快了氢气在系统的响应时间。

在中心泡沫金属四周环形阵列式布置若干铝瓦，铝瓦的一端与泡沫金属紧密连接，铝瓦的另一端与瓶体紧密贴合。

铝瓦放在金属氢化物中间，有效地作为金属氢化物的支撑，防止材料堆积；铝瓦与泡沫金属具有较高的传热系数，增强金属氢化物内部传热效率，使热量分布均匀，且铝瓦一端与瓶体紧密贴合，能够快速与外界进行换热。

铝瓦轴向底部与储氢瓶底盖紧密贴合，铝瓦的顶部与填充金属氢化物水平高度相同，瓶体的内腔上部布置石英棉层，布置石英棉层位于瓶口与金属氢化物中间，所填充的金属氢化物呈充盈状态。

防止金属氢化物流入金属泡沫中以堵塞多孔，在泡沫金属外围包裹一层网孔直径小于5um的不锈钢滤网。

本发明所提供的高效均匀反应金属氢化物储氢瓶，泡沫金属增强储氢瓶内氢气流动速度，使反应更加均匀化；铝瓦加强金属氢化物内部及与外界的热交换，使储氢瓶内温度均匀，提高安全性；提高吸放氢反应速率。

本发明所提供的一种高效均匀反应金属氢化物储氢瓶，其有益效果在于：

泡沫金属导气管内部多孔结构，可以作为储氢和放氢时氢气流动通道，使氢气能够更加均匀分布在储氢材料周围，保障储氢材料吸放氢气更加完全，同时泡沫金属导热性能较好，使得储氢材料内部温度分布更加均匀。使得储氢瓶在储氢气，加快储氢速率，节省冲氢时间；在放氢时，使放氢更加完全且高效，加快了氢气在系统的响应时间，大大优化整个系统运行效率。

铝瓦放在金属氢化物中间，可以有效地作为金属氢化物的支撑，防止材料堆积；同时，铝瓦具有较高的传热系数，一端与储氢瓶紧密贴合，可以大大增强金属氢化物内部传热效率，使热量分布均匀，且能够快速与外界进行换热。同时泡沫金属及铝瓦在市场上已大量生产，成本较低，可大批量生产。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的内部结构之一示意图。

图3为本发明的内部结构之二示意图。

图4为本发明的内部结构之三示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

显然，本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接(焊接、铆接及螺栓连接)，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间器件间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语包括技术术语和科学术语具有与所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

为便于对实施例的理解，下面将结合做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对发明实施例的限定。

实施例1：如图1、图2、图3及图4所示，一种高效均匀反应金属氢化物储氢瓶，包括瓶体1、瓶口阀2、底盖3、泡沫金属4、铝瓦5及石英棉6。

瓶体1顶部开口连接开口阀2，瓶体1底部与底盖3通过螺纹体连接，泡沫金属4放于瓶体1中心，泡沫金属4的一端紧贴顶部瓶口阀2，泡沫金属4的另一端与底盖3相连，中心泡沫金属4四周环形阵列式布置若干铝瓦5，铝瓦5的一端与泡沫金属4紧密连接，铝瓦5的另一端与瓶体1紧密贴合，铝瓦5放在金属氢化物中间，铝瓦5轴向底部与储氢瓶底盖3紧密贴合，瓶体1的内腔上部布置石英棉6层，石英棉6层位于瓶口与金属氢化物中间。

泡沫金属4外围包裹一层网孔直径小于5um的不锈钢滤网。泡沫金属4为多孔结构。

如图2所示，铝瓦5的截面为直板，如图3所示，铝瓦5的截面为波浪弯曲板，如图4所示，铝瓦5的截面为圆弧弯曲板，铝瓦5的板材厚度为0.05mm至2mm。或者铝瓦5为直板、波浪弯曲板及圆弧弯曲板的组合板材结构。

实施例2：如图1、图2、图3及图4所示，一种高效均匀反应金属氢化物储氢瓶的使用方法，瓶体1顶部开口连接开口阀2，开口阀2能够过滤瓶内金属氢化物、泄压和截至氢气，瓶体1内部装有金属氢化物用于与氢气发生反应吸氢、放氢，瓶体1底部与底盖3通过螺纹体连接，瓶体1与底盖3均为铝制，使得储氢罐内部散热结构易于安放，同时，储氢罐可以反复多次利用。

在瓶体1的内部，泡沫金属4放于瓶体1中心，泡沫金属4的一端紧贴顶部瓶口阀2，泡沫金属4的另一端与底盖3相连，泡沫金属内部多孔结构可以为氢气流动提供流动通道，降低流动阻力，使得充氢时氢气快速流至储氢罐内部，放氢时，氢气能够快速流出，瓶内储氢材料周围较为均匀，保障储氢材料充放氢气更加快速完全，加快了氢气在系统的响应时间，大大优化整个系统运行效率。

在中心泡沫金属4四周环形阵列式布置若干铝瓦5，铝瓦5的一端与泡沫金属4紧密连接，铝瓦5的另一端与瓶体1紧密贴合；

铝瓦5放在金属氢化物中间，可以有效地作为金属氢化物的支撑，防止材料堆积；同时，铝瓦5与泡沫金属4具有较高的传热系数，可以大大增强金属氢化物内部传热效率，使热量分布均匀，且铝瓦5一端与瓶体1紧密贴合，且能够快速与外界进行换热。

铝瓦5轴向底部与储氢瓶底盖3紧密贴合，铝瓦5的顶部与填充金属氢化物水平高度相同，瓶体1的内腔上部布置石英棉6层，布置石英棉6层位于瓶口与金属氢化物中间，所填充的金属氢化物呈充盈状态。

为防止金属氢化物流入金属泡沫4中以堵塞多孔，在泡沫金属4外围包裹一层网孔直径小于5um的不锈钢滤网。

实施例3：如图1、图2、图3及图4所示，一种高效均匀反应金属氢化物储氢瓶，包括：瓶体顶部装有瓶口阀，瓶体底部装有底盖，底盖通过螺纹与瓶体连接，在瓶体内装有金属氢化物储氢材料，瓶体与底盖为铝制，泡沫金属，设于瓶体中心，一端紧贴顶部瓶口阀，另一端紧贴着底盖，若干铝瓦，以泡沫金属为圆心呈环形阵列式布置，一端与泡沫金属紧密连接，另一端与瓶体内壁紧密贴合。

主泡沫金属为圆柱形，长度与储氢瓶从顶端到底端一致，直径为储氢瓶直径的1/20-1/5；泡沫金属导气管的孔径为0.1mm-1mm。铝瓦以泡沫金属为圆心呈环形阵列式布置。

若干铝瓦的轴向底部与储氢瓶底部紧密贴合，铝瓦的顶部与填充金属材料水平高度相同，铝瓦的形状为直板、波浪弯曲板或者圆弧弯曲板，铝瓦板材的厚度为0.05mm至2mm；储氢瓶内所用铝瓦个数为3-12个，与泡沫金属接触线处切线垂直布置。

泡沫金属在其骨架外围包裹一层过滤网；过滤网为不锈钢，网孔直径小于5um。

泡沫金属包括：铝、铜、镍、不锈钢及其它合金。

储氢瓶还包括石英棉层，石英棉层布置在瓶口与填充金属氢化物中间，金属氢化物填充呈充盈状态，填充金属氢化物，布置在铝瓦层中间，与铝瓦层高度相同，填充充盈。

如上，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高效均匀反应金属氢化物储氢瓶，其特征在于，瓶体顶部开口连接开口阀，瓶体底部与底盖通过螺纹体连接，泡沫金属放于瓶体中心，泡沫金属的一端紧贴顶部瓶口阀，泡沫金属的另一端与底盖相连，中心泡沫金属四周环形阵列式布置若干铝瓦，铝瓦的一端与泡沫金属紧密连接，铝瓦的另一端与瓶体紧密贴合，铝瓦放在金属氢化物中间，铝瓦轴向底部与底盖紧密贴合，瓶体的内腔上部布置石英棉层，石英棉层位于瓶口与金属氢化物中间。

2.根据权利要求1所述的一种高效均匀反应金属氢化物储氢瓶，其特征在于，泡沫金属外围包裹一层网孔直径小于5um的不锈钢滤网。

3.根据权利要求1所述的一种高效均匀反应金属氢化物储氢瓶，其特征在于，泡沫金属为圆柱形，泡沫金属长度与储氢瓶从顶端到底端一致，泡沫金属直径为储氢瓶直径的1/20-1/5，泡沫金属的导气管孔径为0.1mm-1mm。

4.根据权利要求1所述的一种高效均匀反应金属氢化物储氢瓶，其特征在于，铝瓦的顶部与填充的金属氢化物水平高度相同，形状为波浪弯曲板或者圆弧弯曲板，板材厚度为0.05mm至2mm。

5.根据权利要求1所述的一种高效均匀反应金属氢化物储氢瓶，其特征在于，瓶体内所用铝瓦个数为3-12个，与泡沫金属接触线处切线垂直布置。

6.根据权利要求1所述的一种高效均匀反应金属氢化物储氢瓶，其特征在于，铝瓦为直板、波浪弯曲板及圆弧弯曲板的板材结构，或者铝瓦为直板、波浪弯曲板及圆弧弯曲板的板材组合结构。

7.一种高效均匀反应金属氢化物储氢瓶的使用方法，其特征在于，瓶体顶部开口连接开口阀，开口阀能够过滤瓶内金属氢化物、泄压和截至氢气，瓶体内部装有金属氢化物用于与氢气发生反应吸氢、放氢，瓶体底部与底盖通过螺纹体连接，瓶体与底盖均为铝制，使得储氢罐内部散热结构易于安放，同时，储氢罐能够反复多次利用，

在瓶体的内部，泡沫金属放于瓶体中心，泡沫金属的一端紧贴顶部瓶口阀，泡沫金属的另一端与底盖相连，泡沫金属内部多孔结构为氢气流动提供流动通道，降低流动阻力，使得充氢时氢气快速流至储氢罐内部，放氢时，氢气能够快速流出，瓶内储氢材料周围较为均匀，保障储氢材料充放氢气更加快速完全，加快氢气在系统的响应时间，

在中心泡沫金属四周环形阵列式布置若干铝瓦，铝瓦的一端与泡沫金属紧密连接，铝瓦的另一端与瓶体紧密贴合；

铝瓦放在金属氢化物中间，有效地作为金属氢化物的支撑，防止材料堆积；铝瓦与泡沫金属具有较高的传热系数，增强金属氢化物内部传热效率，使热量分布均匀，且铝瓦一端与瓶体紧密贴合，能够快速与外界进行换热，

铝瓦轴向底部与储氢瓶底盖紧密贴合，铝瓦的顶部与填充金属氢化物水平高度相同，瓶体的内腔上部布置石英棉层，布置石英棉层位于瓶口与金属氢化物中间，所填充的金属氢化物呈充盈状态，

防止金属氢化物流入金属泡沫中以堵塞多孔，在泡沫金属外围包裹一层网孔直径小于5um的不锈钢滤网。