CN210174625U - 储氢装置及氢动力车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种储氢装置及氢动力车辆，包括能够充填储氢合金的储氢容器、能够充填导热液的水箱、气体通路及液体通路，所述储氢容器有多个并间隔设于所述水箱内部，所述气体通路设于所述水箱外部，所述气体通路连接各所述储氢容器，所述气体通路具有氢气接口，所述液体通路包括能够将所述导热液导入所述水箱内部的导热液入口及能够将所述水箱内部的导热液导出的导热液出口，所述导热液入口和导热液出口设于所述水箱外部。该装置将储氢容器整体置于水箱的内部，能够实现对储氢容器的热管理，也能够将两者整体结合一体，便于生产制造。

Description

储氢装置及氢动力车辆

技术领域

本实用新型涉及储氢技术领域，尤其是关于一种储氢装置及采用该储氢装置的氢动力车辆。

背景技术

氢能具有洁净、效率高、可再生等诸多优点，是受到全世界普遍关注的一种新型能源。氢燃料电池作为氢能应用的典型代表，具有备电时间长、高效、环保、体积小、重量轻等诸多优点，在交通运输等领域展现出良好的应用前景。

氢燃料电池发电需要大量的氢气燃料，目前，实用的氢气储存与输送的方法主要有三种，即高压容器(主要为钢瓶)、液氢储罐(低温杜瓦瓶)及储氢合金罐。储氢合金罐是利用氢气与合金的化学反应来储存氢气，是一种固态储氢技术，与其它方式相比，具有储氢压力低、密度高、供氢纯度高等特点，特别适于作为氢燃料电池的氢源。

众所周知，某些金属和合金允许可逆储存和释放氢。储氢合金吸放氢是化学反应过程，伴随有巨大的热效应，其吸氢时放热，放氢时吸热。公开号为CN102242861A、名称为“一种大直径储氢合金罐及其制作方法”的中国实用新型专利申请公开了一种储氢合金罐，其包括钢制瓶体，瓶体内设有管状的热交换器和能够在瓶体内填充装填储氢合金粉的环形多孔传质模块。公开号为CN1688857A、名称为“在氢动力车辆中使用的具有热传递系统的车载储氢单元”公开了一种储氢单元，包括储氢容器、能够传递热量的第一回路及能够在车辆运行中将热量提供给第一回路的第二回路。

为了更好的利用氢能源，有必要提供一种新的能够应用在氢动力车辆上的储氢装置。

实用新型内容

本实用新型提供一种新的储氢装置及氢动力车辆。

本实用新型提供一种储氢装置，包括能够充填储氢合金的储氢容器、能够充填导热液的水箱、气体通路及液体通路，所述储氢容器有多个并间隔设于所述水箱内部，所述气体通路设于所述水箱外部，所述气体通路连接各所述储氢容器，所述气体通路具有氢气接口，所述液体通路包括能够将所述导热液导入所述水箱内部的导热液入口及能够将所述水箱内部的导热液导出的导热液出口，所述导热液入口和导热液出口设于所述水箱外部。

所述水箱的内部固定有多个第一隔板和第二隔板，在所述水箱的前后方向上，所述第一隔板和第二隔板相间分布，所述第一隔板和第二隔板将所述水箱内部分隔成多个密闭的供导热液流动的热交换空间，被所述第一隔板分隔开的两个所述热交换空间的底部连通，被所述第二隔板分隔开的两个所述热交换空间的顶部连通。

所述水箱具有相对的前端板和后端板、相对的上盖板和下底板及左右侧板，所述上盖板具有上下贯穿的多个上插孔，所述下底板具有上下贯穿的多个下插孔，所述第一隔板、第二隔板均具有相对的上边缘和下边缘，所述上边缘具有间隔分布的多个上凸起，所述下边缘具有多个下凸起及多个凹槽，所述下凸起与所述凹槽相间分布，所述第一隔板的上凸起与所述上盖板的上插孔插接配合并密封，所述第一隔板的下凸起与所述下底板的下插孔插接配合并密封，被所述第一隔板分隔开的两个所述热交换空间通过所述凹槽连通；所述第二隔板的下凸起与所述上盖板的上插孔插接配合并密封，所述第二隔板的上凸起与所述下底板的下插孔插接配合并密封，被所述第二隔板分隔开的两个所述热交换空间通过所述凹槽连通。由于第一隔板上的凹槽和第二隔板上的凹槽是上下交替放置的，就使得导热液在水箱内部迂回流动，增加了热交换的效果。

第一隔板和第二隔板不仅能够将水箱的内部分隔出多个热交换空间，而且能够起到支撑、定位储氢容器和回流管的作用。

前端板位于后端板的前方，上盖板可以位于下底板的上方。前端板和后端板可以确定前后方向。上盖板和下底板可以确定上下方向。

所述第一、第二隔板均具有前后贯穿的多个第一支撑孔，各所述储氢容器平行，各所述储氢容器支撑于与其对应的各所述第一支撑孔。第一支撑孔的孔径和储氢容器的外径匹配。

所述液体通路包括回流管，所述第一、第二隔板均具有前后贯穿的第二支撑孔，各所述第二支撑孔支撑所述回流管，所述回流管与各所述储氢容器平行，所述回流管与所述导热液出口连接。

所述导热液入口和导热液出口均设于所述前端板。导热液入口可以设于所述前端板的上部。导热液出口可以设于前端板的中部或下部。回流管可以位于水箱的中部或下部。当然，导热液入口和导热液出口也可以设于所述后端板，即与气体通路一起布置在后端板；或者，导热液入口和导热液出口可以设置在不同的端板。导热液入口和导热液出口的位置取决于应用项目的设计要求。

所述气体通路包括汇流管、分气管、第一进出气管及第二进出气管，所述分气管与所述储氢容器一一对应连接，各所述分气管均与所述汇流管连接，所述汇流管设于所述后端板，所述第一进出气管和第二进出气管分别设于所述汇流管的两端，所述氢气接口设于所述第一进出气管和/或第二进出气管。

所述储氢容器的氢出入接口设有固定储氢容器用外螺纹、用于安装密封圈的环槽以及用于连接分气管接头的内螺纹，所述后端板设有通孔，所述氢出入接口穿过所述通孔后与螺纹紧固件连接而使所述储氢容器与所述后端板固定，安装在环槽内的密封圏保证连接处不泄漏。

所述上盖板、下底板、左右侧板及前端板焊接一体而形成焊接体，所述后端板可拆卸安装在所述焊接体的后端，且所述后端板和所述后端之间设有能够防止导热液泄漏的密封垫。后端板可以通过螺纹紧固件与焊接体后端可拆卸连接。

一种氢动力车辆，包括述的储氢装置。储氢装置能够提供氢气，该氢气作为车辆运动的动力源。

本实用新型的有益效果是：将储氢容器整体置于水箱的内部，能够实现对储氢容器的热管理，也能够将两者整体结合一体，便于生产制造。

附图说明

图1及图2分别是本实施方式储氢装置的两个不同视角的立体图；

图3是本实施方式储氢装置的主视图；

图4是本实施方式储氢装置的左视图；

图5及图6分别是图3沿A-A方向和沿B-B方向的剖视图；

图7是本实施方式储氢装置的立体图(去掉上盖板)；

图8是本实施方式的第一隔板的立体图；

图9是本实施方式的储氢容器的立体图；

图10本实施方式储氢装置的立体图(去掉上盖板、前端板和部分储氢容器)；

图11是图10中P所指处的局部放大示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1至图11所示，一种储氢装置，包括储氢容器2、水箱1、气体通路3及液体通路。储氢容器2有多个，其是具有一定容积的耐压容器，其能够充填储氢合金。储氢容器2具有氢出入接口21，该氢出入接口21的外壁设有螺纹。

水箱1是方形体，其具有相对的前端板14和后端板15、相对的上盖板11和下底板12、及左右两个侧板13，该前端板14、后端板15、上盖板11、下底板12及两个侧板13连接一体而围出一个具有一定内部空间的长方形体。

气体通路3包括汇流管30、多个分气管31、第一出入气管34及第二出入气管35。分气管31与储氢容器2一一对应连接。各个分气管31均与该汇流管30连接。汇流管30的两端分别连接该第一出入气管34及第二出入气管35，第一出入气管34设有用于进行气管通断控制的第一阀门32，第二出入气管35设有用于进行气管通断控制的第二阀门33。气体通路3可以安装在水箱的后端板15。第一出入气管34和第二出入气管35中至少之一设有氢气接口，通过该氢气接口实现氢气的输入或输出。

液体通路包括用于接收外部导热液的导热液入口4、用于排出导热液的导热液出口5及与导热液出口5连接的回流管8。回流管8与储氢容器2平行。导热液入口4可以安装在前端板14左侧的上部，导热液出口5可以安装在前端板14右侧的中部或下部位置，回流管8可以安装在水箱内部右侧的中部或下部。导热液通过导热液入口4流入水箱内部，流经各个储氢容器2的外壁后，通过回流管8和导热液出口5排出到水箱外部。

水箱1内部固定有多个第一隔板6和多个第二隔板7，各个第一隔板6和第二隔板7相互平行。在水箱1的前后方向(长度方向上)，第一隔板6和第二隔板7相间分布，即按照第一隔板6、第二隔板7、第一隔板6...的规律分布。相间分布的第一、第二隔板将水箱内部分隔成多个热交换空间。第一隔板6和第二隔板7均具有前后贯穿的多个第一支撑孔62，第一支撑孔62与储氢容器2一一对应，第一支撑孔62用于供对应的储氢容器2穿设并支撑该储氢容器2。第一隔板6和第二隔板7均具有前后贯穿的一个第二支撑孔63，该第二支撑孔63用于供回流管8穿设并支撑该回流管8，第二支撑孔可以位于隔板6、7右侧的中部或下部。第一、第二隔板6、7的上边缘具有多个凸出的上凸起64，各上凸起64间隔分布。第一、第二隔板6、7的下边缘具有多个凸出的下凸起65及多个凹入的凹槽61，各下凸起65间隔分布，凹槽61位于相邻的两个下凸起65之间，即，下凸起65和凹槽61可以相间分布。水箱的上盖板11具有上下贯穿的多个上插孔16，每个上插孔对应第一隔板的一个上凸起或对应第二隔板的一个下凸起。水箱的下底板12具有上下贯穿的多个下插孔17，每个下插孔对应第一隔板的一个下凸起或对应第二隔板的一个上凸起。

安装时，第一隔板6和第二隔板7反方向安装，即第一隔板6的上凸起64朝上且下凸起65朝下，第二隔板7的上凸起64朝下且下凸起65朝上；第一隔板6的上凸起64与上盖板11的上插孔16配合，第一隔板7的下凸起65与下底板12的下插孔17配合；第二隔板7的上凸起64与下底板12的下插孔17配合，第二隔板的下凸起65与上盖板的上插孔16配合；对于被第一隔板6隔开的两个热交换空间，两个热交换空间通过第一隔板6的凹槽61连通，使两个热交换空间在靠近下底板的下部位置连通，即上一热交换空间的导热液能够从下方进入下一热交换空间；对于被第二隔板7隔开的两个热交换空间，热交换空间通过第二隔板的凹槽61连通，使两个热交换空间在靠近上盖板的上部位置连通，即上一热交换空间的导热液能够从上方进入下一热交换空间。回流管可以一直延伸到最后一个热交换空间。在流动过程中，导热液对储氢容器的外壁进行冷却，实现了与储氢合金的热交换。

各储氢容器2可以平行设置在水箱1内部，其排成多排，每排有多个储氢容器2。各第一、第二隔板6、7的对应同一储氢容器2的第一支撑孔62同轴线，第一支撑孔62的孔径和储氢容器2的外径匹配。各第一、第二隔板6、7的第二支撑孔63同轴线。储氢容器2可以与水箱后端板15螺纹连接。第一、第二隔板6、7与水箱侧板13之间具有液体密封性，如第一、第二隔板的左右边缘可以分别与水箱的左右侧板焊接而实现密封和力学上的连接。第一、第二隔板6、7与水箱上盖板、下底板11、12具有液体密封性，如上、下边缘与上盖板或下底板焊接而实现密封和力学上的连接。插接配合的凸起和插孔之间具有液体密封性，如第一、第二隔板的上、下凸起64、65和上插孔16或下插孔17插接配合并焊接，实现密封和力学上的连接，防止上、下盖板在导热液压力作用下鼓胀变形和防止导热液从上下插孔处泄漏。水箱的上盖板11、下底板12、侧板13及前端板14之间可以焊接为一体，保证水箱整体不泄漏；可以仅后端板15能够拆开，装配时，在后端板15和焊接体之间设有密封垫9以防止导热液泄漏。

水箱的上盖板11、下底板12、侧板13和前端板14焊接为一体，形成一个焊接体，后端板15可以通过螺纹紧固件可拆卸的固定在该焊接体的后端，如后端板15通过螺纹紧固件固定在该焊接体后端的安装框架19上，该后端板15和安装框架19之间设有能够防止导热液泄漏的密封垫9。后端板设有前后贯穿的通孔10，储氢容器的氢出入接口21穿过该通孔10后与螺纹紧固件(如螺母)配合，从而将该储氢容器2与后端板15固定。氢出入接口21通过密封圈18实现与通孔10之间的液体密封，防止导热液泄漏。

本实施方式中，各储氢容器2内均充填储氢合金(如储氢合金颗粒)，通过设计好的氢气系统，一方面通过充氢通路外部氢源气密配合，另一方面，通过供氢通路与用氢装置(如燃料电池)气密配合。在氢气充氢工况中，外部氢源的氢气经充氢通路并通过汇流管、各分气管分流至已充填储氢合金的各个储氢容器，储氢合金吸收氢气并且产生热量。为了保持储氢合金对氢气的最优吸收，需要从储氢合金中除去氢化物形成热，这通过在氢气补给过程中使导热液在水箱内部流动实现。反之，在对外供氢工况下，已经吸收有氢气的储氢合金由各个储氢容器经过各分气管、汇流管并通过供氢通路的相关部件将氢气释放出来，储氢合金在释放氢气的过程中需要吸热，若要使储氢合金维持规定的放氢能力，则需要热管理系统通过导热液持续稳定的给各个储氢容器内的储氢合金加热。气体通路的第一出入气管34和第二出入气管35中之一作为充氢接口而用于连接充氢通路、供氢通路，当然，也可以仅设置一出入气管。在充氢工况中，该出入气管与充氢通路连接；在供氢工况时，该出入气管与供氢通路连接。通常，设置第一、第二出入气管和第一、第二阀门是工艺要求，即储氢容器完成充填储氢合金后，需要对储氢合金进行活化处理；活化工艺过程需要进行抽真空、气体置换、多次充放氢气等，就需要两个出入气管和阀门以方便操作。活化完成后的合格产品在实际应用中，只用到其中一个出入气管和阀门，另一个出入气管及阀门是始终关闭的。在充氢工况时，外部氢源的氢气能够通过气体通路分流至各储氢容器；在供氢工况时，各储氢容器释放的氢气能够通过气体通路汇集。

对于储氢装置，液体通路至少部分设置在水箱内部，其具有导热液入口及导热液出口。导热液在水箱内部流动，并流经各个储氢容器的外壁，在该流动过程中，实现与储氢容器内储氢合金的热交换。另外，由于第一隔板上的凹槽和第二隔板上的凹槽61是上下交替放置的，使得导热液在水箱内部迂回流动，增加了热交换的效果。在充氢工况下，经过外部设备冷却后的导热液通过导热液入口进入水箱，冷却后的导热液在水箱内部与储氢容器热交换，吸收氢化物形成产生的热量，并通过导热液出口流出；在供氢工况下，经过外部设备加热(也可以利用燃料电池工作过程中产生的废热加热)后的导热液通过导热液入口进入水箱而给储氢合金加热。无论是充氢工况还是供氢工况，都可以采用是同一个导热液，其在水箱内部以及出、入口的流向和流速由外部热管理装置的设计所决定。水箱可以是长方形体，也可以是其他能够提供导热液流动空间的密闭结构体，如椭圆形结构体、跑道形结构体等。对于液体通路，其是导热液从流入水箱、流经各储氢容器外壁至流出水箱所经过的路径。导热液入口与最前方的热交换空间连通。导热液出口与最后方的热交换空间连通，如通过回流管连通。

对于储氢装置，其可以应用于氢动力车辆。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种储氢装置，其特征在于，包括能够充填储氢合金的储氢容器、能够充填导热液的水箱、气体通路及液体通路，所述储氢容器有多个并间隔设于所述水箱内部，所述气体通路设于所述水箱外部，所述气体通路连接各所述储氢容器，所述气体通路具有氢气接口，所述液体通路包括能够将所述导热液导入所述水箱内部的导热液入口及能够将所述水箱内部的导热液导出的导热液出口，所述导热液入口和导热液出口设于所述水箱外部。

2.如权利要求1所述的储氢装置，其特征在于，所述水箱的内部固定有多个第一隔板和第二隔板，在所述水箱的前后方向上，所述第一隔板和第二隔板相间分布，所述第一隔板和第二隔板将所述水箱内部分隔成多个密闭的供导热液流动的热交换空间，被所述第一隔板分隔开的两个所述热交换空间的底部连通，被所述第二隔板分隔开的两个所述热交换空间的顶部连通。

3.如权利要求2所述的储氢装置，其特征在于，所述水箱具有相对的前端板和后端板、相对的上盖板和下底板及左右侧板，所述上盖板具有上下贯穿的多个上插孔，所述下底板具有上下贯穿的多个下插孔，所述第一隔板、第二隔板均具有相对的上边缘和下边缘，所述上边缘具有间隔分布的多个上凸起，所述下边缘具有多个下凸起及多个凹槽，所述下凸起与所述凹槽相间分布，所述第一隔板的上凸起与所述上盖板的上插孔插接配合并密封，所述第一隔板的下凸起与所述下底板的下插孔插接配合并密封，被所述第一隔板分隔开的两个所述热交换空间通过所述凹槽连通；所述第二隔板的下凸起与所述上盖板的上插孔插接配合并密封，所述第二隔板的上凸起与所述下底板的下插孔插接配合并密封，被所述第二隔板分隔开的两个所述热交换空间通过所述凹槽连通。

4.如权利要求3所述的储氢装置，其特征在于，所述第一、第二隔板均具有前后贯穿的多个第一支撑孔，各所述储氢容器平行，各所述储氢容器支撑于与其对应的各所述第一支撑孔。

5.如权利要求4所述的储氢装置，其特征在于，所述液体通路包括回流管，所述第一、第二隔板均具有前后贯穿的第二支撑孔，各所述第二支撑孔支撑所述回流管，所述回流管与各所述储氢容器平行，所述回流管与所述导热液出口连接。

6.如权利要求3所述的储氢装置，其特征在于，所述导热液入口和导热液出口均设于所述前端板。

7.如权利要求3所述的储氢装置，其特征在于，所述气体通路包括汇流管、多个分气管、第一进出气管及第二进出气管，所述分气管与所述储氢容器一一对应连接，各所述分气管均与所述汇流管连接，所述汇流管设于所述后端板，所述第一进出气管和第二进出气管分别设于所述汇流管的两端，所述氢气接口设于所述第一进出气管和/或第二进出气管。

8.如权利要求3所述的储氢装置，其特征在于，所述储氢容器的氢出入接口设有螺纹，所述后端板设有通孔，所述氢出入接口穿过所述通孔后与螺纹紧固件连接而使所述储氢容器与所述后端板固定。

9.如权利要求3所述的储氢装置，其特征在于，所述上盖板、下底板、左右侧板及前端板焊接一体而形成焊接体，所述后端板可拆卸安装在所述焊接体的后端，且所述后端板和所述后端之间设有能够防止导热液泄漏的密封垫。

10.一种氢动力车辆，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的储氢装置。

Images