CN203500844U - 一种可快速吸放氢的金属氢化物储氢装置 - Google Patents

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Abstract

一种可快速吸放氢的金属氢化物储氢装置，由吸放氢阀门（1）、罐体（2）和内部填料区组成，填料区储氢合金粉（4）装填在多孔金属颗粒（3）内部孔隙和颗粒间孔隙形成储氢微囊体结构。本实用新型优点如下：（1）多孔金属结构可随储氢合金粉吸氢膨胀发生变化，有效利用剩余空间，降低对罐体产生压力，避免容器变形；（2）储氢合金粉的流动限制在微囊体内，可避免其团聚和堆积；（3）微囊体内的多孔结构和贯通孔可提供氢气扩散流动通道，有利于吸放氢反应的进行；（4）多孔金属具有传热特性，可在吸放氢过程中进行热传递，提高热交换效率。该装置高效、安全、稳定性好，可有效改善金属氢化物储氢装置的传热和传质问题，实现装置快速吸放氢。

Description

一种可快速吸放氢的金属氢化物储氢装置
技术领域
本发明涉及一种可快速吸放氢的金属氢化物储氢装置，属于氢气的储存、输送、运输、净化的技术领域。 
背景技术
随着石油能源日趋枯竭和环境污染问题的加剧，人们开始将目光转到可替代、再生能源上。氢能是当今世界各国都在积极研究和开发的清洁能源，具有燃烧热值高、应用污染小、资源丰富等优势，目前已被广泛应用于各行各业中。氢燃料电池技术是将氢的化学能直接转化为电能，反应过程中不涉及到燃烧，因此能量转换效率高。随着实用型质子交换膜燃料电池的开发成功，燃料电池已经应用到人们日常生活中，如电站、便携式电源、各种车辆用动力电源。 
氢能可否大规模应用，储氢技术是最重要的技术关键。储氢合金粉可在一定温度和压力下可逆地大量吸收和放储氢气。金属氢化物储氢则是利用储氢合金的选择性吸收含氢气体中的氢，并形成金属氢化物的能力，对氢气进行储存；同时可利用氢气将浓缩于反应器空间的杂质气体吹除达到净化氢气的目的。 
金属氢化物储氢器既是一个储氢器，又是一个热反应器，通过向储氢器输入和输出热量，可以控制储氢器内的储氢材料进行吸放氢反应，达到储存和利用氢气的目的。与压缩储氢、液化储氢相比，金属氢化物储氢可以可逆的吸放大量的氢气，并可同时对氢气进行净化，具有安全性高、储氢密度大、可在常温常压下吸放氢、氢气纯度高、操作简单、占地面积小等优点，同时具有分离、净化氢气等功能，是一种安全高效无能耗无泄漏的储运方式，被认为是最有应用前景的储氢技术。 
但由于储氢合金吸氢后伴随25%左右的体积膨胀，放氢后体积收缩，因此经多次吸放氢循环后，储氢合金逐步粉化。在传统的储氢器中，储氢合金粉在吸放氢过程中，极易随氢气流动发生流动，产生堆积，使储氢器局部失去间隙，导致储氢器在储氢合金吸氢膨胀中变形，甚至开裂损坏。同时，由于储氢合金粉末传热性差，吸放氢反应的反应热不能及时传出，严重影响吸放氢反应速度。目前金属氢化物储氢器仍然存在吸放氢速率慢、传热传质性能差的问题，需改进储氢器的结构设计以便改善传热传质性能差的问题，提高吸放氢速率，促进金属氢化物储氢器的大规模使用。 
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种结构简单、高效、热交换效率高、吸放氢速度快的金属氢化物储氢装置。 
一种可快速吸放氢的金属氢化物储氢装置，由阀门、罐体和内部填料区组成，填料区装填具有多孔结构的颗粒状金属，该金属具有导热性，储氢合金粉装填在金属颗粒孔内或金属颗粒之间的孔隙内形成储氢微囊体。该装置具有多孔结构的金属颗粒的材质为铜或镍或钛或铝或铁或不锈钢或铝合金或镍合金或铜合金，颗粒为不规则形状，孔由贯通孔和非贯通孔组成，孔隙度在35%~98%之间。该装置中储氢合金粉装填于多孔金属颗粒的孔隙内或金属颗粒孔隙形成储氢微囊体结构，有利于储氢合金粉进行吸放氢反应；储氢合金粉为稀土系储氢合金粉或钛系储氢合金粉或锆系储氢合金粉或钒系储氢合金粉或镁系储氢合金粉或钙系储氢合金粉。 
本发明具有以下优点：（1）储氢合金粉吸氢后形成金属氢化物体积膨胀，可利用微囊体的剩余间隙，降低对罐体产生压力，避免容器变形；（2）储氢合金粉的流动限制在微囊体内，可有效抑制储氢合金粉的流动、团聚和堆积，提高储氢装置的稳定性；（3）微囊体内的多孔结构可提供氢气扩散通道，便于储氢合金粉与氢气充分接触，有利于吸放氢反应的进行，其中的贯通孔提供氢气流动的通道，可实现金属氢化物储氢装置快速吸放氢；（4）多孔的金属具有传热特性，可以有效在吸放氢过程中与外界进行热传递，提高装置的热交换效率；（5）多孔金属具有塑性及冲击韧性，可随储氢合金粉的膨胀发生变化，降低对罐体产生压力，避免容器变形。 
该装置高效、安全，可有效改善金属氢化物储氢装置的传热和传质问题，提高吸放氢速度，促进金属氢化物储氢装置的利用。 
附图说明
图1是本发明中可快速吸放氢金属氢化物储氢装置的平视剖面图，图2为多孔金属颗粒放大示意图。 
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明展开进一步的描述，但本发明并不仅限于此，可以在不改变其要点的范围内适当更改。 
实施例1
金属氢化物储氢装置包括罐体（2）、设置在罐体上方的进出气阀门（1）和填料区组成。罐体（2）为304不锈钢材质；（1）处装配阀门控制氢气的储存和排放；填料区装填有粒径在3um-70mm之间孔隙度为98%的多孔铝颗粒（3），储氢合金粉（4）装填到多孔铝颗粒孔内或颗粒之间，形成微囊体结构。 
通过控制处的阀门使氢气进入罐体内，氢气通过多孔铝颗粒内贯通孔、颗粒间隙将氢气输送到各微囊体，微囊体内储氢合金粉可快速吸氢形成金属氢化物，体积增大，有效利用剩余的孔隙，同时促使多孔铝发生变形；吸氢过程中产生的热量可通过多孔铝颗粒间的接触，快速传递到罐体，与外界进行热量交换。 
当该金属氢化物储氢装置放氢时，微囊体内的金属氢化物放氢形成储氢合金粉，氢气通过贯通孔、颗粒间隙将氢气输送到控制处的阀门外排；外界热量通过罐体进入金属氢化物储氢装置内部，通过多孔铝颗粒间的接触，传递到微囊体内部，提供金属氢化物放氢过程所需的热量。 
实验结果表明，该装置储氢量大、吸放氢速度快，经过3000次充放氢操作后，吸放氢量和吸放氢速度没有明显影响。活化后的储氢装置可作为不同领域的高纯氢源。 
实施例2
金属氢化物储氢装置包括罐体（2）、设置在罐体上方的进出气阀门（1）和填料区组成。罐体（2）为铝合金材质；（1）处装配阀门控制氢气的储存和排放；填料区装填有粒径在3um-70mm之间孔隙度为35%的多孔铜颗粒（3）及粒径在3um-70mm之间孔隙度为60%的多孔镍颗粒（3），储氢合金粉（4）装填到多孔金属颗粒孔内或颗粒之间，形成微囊体结构。 
通过控制处的阀门使氢气进入罐体内，氢气通过多孔金属颗粒内贯通孔、颗粒间隙将氢气输送到各处，微囊体内储氢合金粉可快速吸氢形成金属氢化物，体积增大，有效利用剩余的孔隙，同时促使多孔金属发生变形；吸氢过程中产生的热量可通过多孔金属颗粒间的接触，快速传递到罐体，与外界进行热量交换。 
当该金属氢化物储氢装置放氢时，微囊体内的金属氢化物放氢形成储氢合金粉，氢气通过贯通孔、颗粒间隙将氢气输送到控制处的阀门外排；外界热量通过罐体进入金属氢化物储氢装置内部，通过多孔金属颗粒间的接触，传递到微囊体内部，提供金属氢化物放氢过程所需的热量。 
实验结果表明，该装置储氢量大、吸放氢速度快，经过3000次充放氢操作后，吸放氢量和吸放氢速度没有明显影响。活化后的储氢装置可作为不同领域的高纯氢源。 

Claims (4)

1.一种可快速吸放氢的金属氢化物储氢装置，其特征在于该装置由阀门、罐体和内部填料区组成，填料区装填具有多孔结构的颗粒状金属，该金属具有导热性，储氢合金粉装填在金属颗粒孔内或金属颗粒之间的孔隙内形成储氢微囊体。
2.根据权利要求1所述的储氢装置，其特征在于，所述具有多孔结构的金属颗粒的材质为铜或镍或钛或铝或铁或不锈钢或铝合金或镍合金或铜合金。
3.根据权利要求1所述的储氢装置，其特征在于，多孔金属颗粒为不规则形状，孔由贯通孔和非贯通孔组成，孔隙度在35%~98%之间。
4.根据权利要求1所述的储氢装置，其特征在于，储氢合金粉为稀土系储氢合金粉或钛系储氢合金粉或锆系储氢合金粉或钒系储氢合金粉或镁系储氢合金粉或钙系储氢合金粉。
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Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: CHANGZHOU CHUNHUA NEW ENERGY AND TECHNOLOGY CO.,LTD.

Assignor: WHOLE WIN (BEIJING) MATERIALS SCI. & TECH. Co.,Ltd.

Contract record no.: 2014990000374

Denomination of utility model: Metal hydride hydrogen-storage device for fast hydrogen absorption and desorption

Granted publication date: 20140326

License type: Common License

Record date: 20140604

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
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Granted publication date: 20140326

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