CN214360247U - 一种基于笼型水合物的储氢装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水合物储氢仪器研发领域，具体涉及一种基于笼型水合物的储氢装置及系统。该装置包括：端盖和罐体，罐体为上端开口的筒体，包括内筒、外筒、螺旋盘管，内、外筒之间构成夹层，螺旋盘管在夹层中环绕内筒铺设；所述端盖上设置有进气口和出气口。使用该装置进行储氢时，只需进行一次向瓶内添加水合液的操作，扣上端盖密封后，在以后的操作以及运输中，只需要调节冷却介质的温度和内筒压力进行储氢和放氢，无需将内部水合液取出(除补充正常不可逆的原料消耗之外)，是一种快速、安全、成本低、使用方便的储氢装置。

Description

一种基于笼型水合物的储氢装置及系统

技术领域

本实用新型涉及水合物储氢仪器研发领域，具体涉及一种基于笼型水合物的储氢装置及系统。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

氢能作为一种清洁高品质的能源，对人类的可持续发展具有重要意义。就目前来讲，制约氢能发展的主要原因在于氢不易储存，危险系数高。储氢的基本要求是安全、大容量、低成本以及方便。已知的储氢方式及储氢材料有：物理储存法中的高压氢气储氢、低温液化储氢、玻璃微球储氢、活性炭吸附储氢、地下岩洞储氢、碳纳米管储氢、水合物储氢和化学储存法中的储氢合金储氢、有机液态氢化物储氢、无机物储氢。其中，水合物法储氢具有低成本、相对安全性高的优点，水分子在低温和高压的环境下可以通过氢键形成笼子一样的结构，类冰，称笼型水合物，也可以在水中加入适量有机物作为客体分子来改善笼型水合物。目前已知的笼型水合物可大致分为三类：SI型、SII型和H型。SII笼型水合物中基本单位晶格是金刚石型面心立方结构，其大笼结构为5¹²6⁴，结构要比另外两类型的水合物结构稳定，且在掺入尺寸较大的有机客体分子时，SII型水合物更容易形成。然而目前的水合物制备所需的压力较高，储气慢，储气温度远低于室温，难以进行推广使用。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种基于笼型水合物的储氢装置及系统，本装置可以使氢在0～5℃和常压下稳定存在，相比于其他的一些储氢方法，具有储氢速度变快、储运安全、储设备可循环利用、放气简单等优点。

为实现该目的，本实用新型第一方面提供一种基于笼型水合物的储氢装置，包括：端盖和罐体，罐体为上端开口的筒体，包括内筒、外筒、螺旋盘管，内、外筒之间构成夹层，螺旋盘管在夹层中环绕内筒铺设；所述端盖上设置有进气口和出气口。

本实用新型第二方面提供一种基于笼型水合物的储氢系统，具体包括：上述储氢装置、循环泵、高压氢气瓶和过滤器；循环泵与螺旋盘管相连；高压氢气瓶与端盖上的进气口相连；过滤器设置在出气口处，对排出的氢气进行过滤。

本实用新型的一个或多个实施方式具有如下有益效果：

(1)本实用新型提供的基于笼型水合物的储氢装置，只需进行一次向瓶内添加水合液的操作，扣上端盖密封后，在以后的操作以及运输中，调节冷却介质的温度和内筒压力就能进行储氢和放氢，无需将内部水合液取出(除补充正常不可逆的原料消耗之外)，是一种快速、安全、成本低、使用方便的储氢装置。

(2)本装置结构简单，操作方便，便于维护。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为实施例1所提出的端盖结构示意图；

图2为实施例1所提出的螺旋盘管结构示意图；

图3为实施例1所提出的螺旋盘管和外筒的装配体结构示意图；

图4为实施例1所提出的内筒结构示意图。

其中，1端盖，2出气口，3进气口，4螺旋盘管，5外筒，51冷却介质进口，52冷却介质出口，6内筒，61碳材料多孔介质块。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在水合物制备所需的压力较高，储气慢，储气温度远低于室温，难以进行推广使用的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种基于笼型水合物的储氢装置，包括：端盖和罐体，罐体为上端开口的筒体，包括内筒、外筒、螺旋盘管，内、外筒之间构成夹层，螺旋盘管在夹层中环绕内筒铺设；所述端盖上设置有进气口和出气口。

其中，螺旋盘管内能够流动冷却介质，可以通过控制冷却介质的温度和内筒压力，来控制笼型水合物的生成、分解以及储运，节省材料，减少操作起来较困难的转移流程，便于操作，安全系数更高；

本实用新型的一个或多个实施方式中，所述外筒上设有冷却介质进口和冷却介质出口，冷却介质进出口分别与螺旋盘管的两端相连通；本实用新型之所以将冷却介质进出口设置在外筒上，而不是与进气口、出气口一样设置在端盖上，是为了充分避免冷却介质进入螺旋盘管时产生的温差对于氢气气流的影响。

本实用新型的一个或多个实施方式中，内筒中间放置含有碳材料的多孔介质块；碳材料可视为加入晶核，晶核可以降低水合物形成的惯性，诱导水合物的形成；且碳材料本身的多孔结构也能提高储氢密度。在碳材料的多孔介质块的存在下，不饱和有机物和纯水混合后在一定压力和温度下生成水合物，所需要的诱导时间缩短，加快水合物生成速率；

本实用新型的一个或多个实施方式中，所述端盖与罐体之间螺纹连接；

本实用新型的一个或多个实施方式中，端盖与罐体的接口处设置有密封圈，用于端盖与罐体之间的密封；

本实用新型的一个或多个实施方式中，整体材质为304不锈钢。

本实用新型第二方面提供一种基于笼型水合物的储氢系统，具体包括：上述储氢装置、循环泵、高压氢气瓶和过滤器；循环泵与螺旋盘管相连；高压氢气瓶与端盖上的进气口相连；过滤器设置在出气口处，目的是在释放氢气时，防止筒内不饱和有机物挥发而随放氢过程带出，保证放氢纯度，从而能安全使用氢气；

本实用新型的一个或多个实施方式中，所述循环泵通过冷却介质进、出口与螺旋盘管相连。

本实用新型的一个或多个实施方式中，所述高压氢气瓶上设置有减压阀，通过减压阀控制通入氢气的压力；

本实用新型的一个或多个实施方式中，所述出气口处设有气体调压装置，可以调节氢气的释放压力。

实施例1

如图1-4所示，本实施例提供一种基于笼型水合物的储氢装置，该装置包括端盖1和罐体，罐体由内筒6、外筒5和螺旋盘管4构成，端盖1上设置有进气口3和出气口2，端盖1与内筒6螺纹连接，接口处设置有密封圈，通过密封圈可以构成密闭的环境，保证储气、放气和运输中筒内压力稳定控制，不会漏气泄压；螺旋盘管4设置在内外筒夹层之间，两端分别与外筒5上的冷却介质进口51和冷却介质出口52相连通，控制螺旋盘管4内冷却介质的温度可以控制氢气的储存和释放；内筒6中设置有碳纳米管多孔介质块，用作水合物生成晶核，促进水合物的生成。

实施例2

本实施例提供一种基于笼型水合物的储氢系统，包括实施例1所述的储氢装置、循环泵、高压氢气瓶和过滤器；循环泵与冷却介质进口相连；高压氢气瓶与端盖上的进气口相连；过滤器设置在出气口处，目的是在释放氢气时，防止筒内不饱和有机物挥发而随放氢过程带出，保证放氢纯度，从而能安全使用氢气；

利用上述基于笼型水合物的储氢系统进行储氢的步骤如下：

第一步，组装各部件，只留罐体端口在加入混合溶液后再封；

第二步，将水合液注入内筒中；

第三步，将端盖与罐体拧紧密封，确保螺纹紧固及装置密闭性良好，对内筒检漏并抽真空；在螺旋盘管中加入冷却介质，将螺旋盘管进出口与循环泵进出口连接好，防止介质漏出；将端盖的出气口密封好，进气口与高压氢气瓶相连，通过减压阀控制通入氢气的压力；

第四步，利用减压阀向内筒通入氢气，达到要求的压力后停止通气，关闭进气口阀门；与此同时，通过调节冷却介质的温度使水合物生成，静待一段时间保证通入的氢气全部存入水合物中；

第五步，调节冷却剂温度为下一步的氢气储运做准备，一般储运温度要比水合物生成时所需的温度低1～3℃，保证氢气的储运中不会从水合物中散出。

第六步，打开出气口阀门，调节冷却介质温度升高到水合物分解温度，促进水合物分解释放氢气，分解出的气体通过过滤器从出气口排出。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种基于笼型水合物的储氢装置，其特征在于：包括：端盖和罐体，罐体为上端开口的筒体，包括内筒、外筒、螺旋盘管，内、外筒之间构成夹层，螺旋盘管在夹层中环绕内筒铺设；所述端盖上设置有进气口和出气口。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述外筒上设有冷却介质进口和冷却介质出口，冷却介质进出口分别与螺旋盘管的两端相连通。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：内筒中间放置有碳材料多孔介质块。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述端盖与罐体之间螺纹连接。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：端盖与罐体的接口处设置有密封圈。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：整体材质为304不锈钢。

7.一种基于笼型水合物的储氢系统，其特征在于：具体包括：权利要求1-6任一项所述的储氢装置、循环泵、高压氢气瓶和过滤器；循环泵与冷却介质进口相连；高压氢气瓶与端盖上的进气口相连；过滤器设置在出气口处。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述循环泵通过冷却介质进、出口与螺旋盘管相连。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述高压氢气瓶上设置有减压阀。

10.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述出气口处设有气体调压装置。

Images