CN216976487U - 稳压储氢装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种稳压储氢装置，包括缓冲瓶、储氢瓶和温控装置；所述缓冲瓶可拆卸地固定连接于储氢瓶的顶部；所述缓冲瓶内设有缓冲腔，储氢瓶内设有储氢腔；所述缓冲腔与储氢腔之间通过快速接头连通；所述缓冲瓶的顶部设有连通缓冲腔的出气口，出气口内设有减压阀；所述储氢瓶的底部设有充氢口；所述储氢腔内部填充有储氢合金；所述储氢瓶的底端面上设有向内凹陷的加热腔；所述温控装置包括设置于加热腔内的加热棒。本实用新型的输出压力更加稳定，在避免高压氢气安全隐患的同时保证了氢气的正常持续供给，实现了低压稳压储氢，在保证低成本的同时还具有高的安全性，最终实现了结构简单、易于携带的一体稳压储氢装置功能。

Description

稳压储氢装置

技术领域

本实用新型涉及气体存储技术领域，具体为一种稳压储氢装置。

背景技术

为应对日益紧张的石油短缺、日益严重的空气污染以及愈加严格的排放法规，国家重点支持发展氢能源，氢能源电池将成为国内未来重点发展方向之一。

储氢合金是可吸收与释放氢气的一种新型合金，储氢合金具备极强的氢捕捉能力，在一定条件下，当氢气分子进入储氢合金中时会被分解为氢原子，氢原子可在合金的原子缝隙中堆积，与合金反应生成氢化物，宏观表现为储氢合金吸收氢气，并释放大量热量；而对氢化物加热或减压时，氢气从合金中被释放，伴随着吸热效应。根据该原理制备的固态储氢装置具有储氢密度高，平衡压力低，使用安全等优点，可同时用于工业和民用，从而使氢能走进我们的日常生活。

随着新能源的发展，氢能源也在快速发展中，目前储氢装置和缓冲装置更多的是两者单独分开，传统的储氢装置是单个圆柱罐状，对应用场景有较高的空间要求以及布置要求，影响了产品开发且不方便携带；而且固态储氢装置不能持续稳定地输出氢气；与此同时，传统的高压钢瓶储氢，储氢压力可达15MPa，存在爆炸安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种稳压储氢装置，以解决当前技术中存在的问题。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种稳压储氢装置，其特征在于：包括缓冲瓶、储氢瓶和温控装置；所述缓冲瓶可拆卸地固定连接于储氢瓶的顶部；所述缓冲瓶内设有缓冲腔，储氢瓶内设有储氢腔；所述缓冲腔与储氢腔之间通过快速接头连通；所述缓冲瓶的顶部设有连通缓冲腔的出气口，出气口内设有减压阀；所述储氢瓶的底部设有充氢口；所述储氢腔内部填充有储氢合金；所述储氢瓶的底端面上设有向内凹陷的加热腔；所述温控装置包括设置于加热腔内的加热棒。

作为优化，所述缓冲瓶的底端面上设有连接槽，连接槽的内壁上设有内螺纹，连接槽的内顶部设有快速接头的母接头；所述储氢瓶的顶端面上设有连接凸台，连接凸台的外周面上设有外螺纹，连接凸台的顶端面上设有快速接头的公接头；所述连接槽与连接凸台螺纹连接。

作为优化，所述储氢瓶的连接凸台内设有单向阀，单向阀位于快速接头的公接头与储氢腔之间。

作为优化，所述连接槽与连接凸台之间还设有

密封垫圈。

作为优化，所述缓冲瓶的外壁上设有压力表。

作为优化，所述温控装置还包括包覆外壳；所述包覆外壳设有顶部敞口的包覆腔；所述储氢瓶设于包覆腔内；所述加热棒设于包覆腔的内底面上。

作为优化，所述包覆外壳包括顶端开口、底端封闭的保温壳体、以及设置于保温壳体内周面上的水冷壳体；所述水冷壳体内设有沿轴向蜿蜒延伸的水冷流道，水冷流道的两端设有进水接头和出水接头。

作为优化，所述储氢瓶的充氢口内设有充氢快接口；所述包覆外壳上设有充氢快接头；所述充氢快接头与充氢快接口可拆卸地密封连接。

作为优化，所述包覆外壳的内部还设有温度传感器。

作为优化，所述储氢瓶的储氢腔内填充的储氢合金采用球形储氢合金。储氢合金可以选择稀土系储氢合金、钛系储氢合金、镁系储氢合金、锆系储氢合金、钒系储氢合金或多孔聚合物储氢材料等材料中的一种或多种。

作为优化，所述储氢瓶的储氢腔内还填充有高热导材料；所述高热导材料与储氢合金混合均匀后填充于储氢腔内。

高热导材料可以选择铝球、金属丝、碳纳米管、三维中空石墨烯等材料中的一种或多种，但优选三维中空结构的材料。

采用了上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：

(1)本实用新型将所述稳压储氢装置设计为两腔体结构，底部的储氢腔用于储存氢气，上部的缓冲腔用于输出氢气，由于缓冲腔的存在，使得本实用新型的输出压力更加稳定，再通过温度控制器控制储氢腔产出氢气的速率，在避免高压氢气安全隐患的同时保证了氢气的正常持续供给，实现了低压稳压储氢，在保证低成本的同时还具有高的安全性，最终实现了结构简单、易于携带的一体稳压储氢装置功能，同时还能使氢燃料电堆持续稳定工作更长时间，氢气利用率更高。

(2)本实用新型在缓冲瓶的底端面上设置连接槽，在储氢瓶的顶端面上设置连接凸台，连接槽与连接凸台螺纹连接，安装更加方便，且结构稳定可靠。

(3)本实用新型在储氢瓶与快速接头间设置单向阀，可避免氢气倒灌，进而可直接供给燃料电池等负载使用。

(4)本实用新型连接槽与连接凸台之间设有密封垫圈，能够防止氢气泄露。

(5)本实用新型的缓冲瓶的外壁上设有压力表，能够实时检测缓冲瓶内的压力，降低安全隐患。

(6)本实用新型的包覆外壳包括保温外壳以及设置于保温外壳内周面上的水冷外壳，保温外壳能够起到保温作用，避免储氢瓶的储氢量受到环境的影响，增强温控效果；水冷外壳在充氢时连接外部水冷源，能够起到为储氢瓶降温的作用。

(7)本实用新型的储氢瓶的充氢口内设有充氢快接口，包覆外壳上设有充氢快接头，充氢快接头与充氢快接口可拆卸地密封连接，可以实现快速连接，方便安装，并且防止氢气泄露。

(8)本实用新型的包覆外壳的内部还设有温度传感器，便于及时了解储氢罐瓶身的实时温度，进而控制加热温度或者水冷流速。

(9)本实用新型的储氢合金采用球形储氢合金，球形结构使得氢气可以通过间隙与更多面积的储氢合金接触，并为储氢合金吸氢体积膨胀留出空间；同时球形结构还能减缓储氢合金分粉化，延长了储氢合金的使用寿命。

(10)由于球形储氢合金结构较为致密，因此本实用新型设置高热导材料与储氢合金混合均匀后填充于储氢腔中，能够实现均匀、快速的传热功效。

(11)本实用新型的高热导材料选择三维中空结构的材料，不仅可以增加热导率，还可以物理吸附氢气。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为本实用新型的缓冲瓶与储氢瓶分离时的结构示意图。

图2为图1的A处放大图。

图3为本实用新型的缓冲瓶与储氢瓶连接后的结构示意图。

附图中的标号为：

缓冲瓶1、连接槽11、压力表12、减压阀13、出气口14；

储氢瓶2、连接凸台21、充氢快接口22、单向阀23；

温控装置3、加热棒31、包覆外壳32、保温外壳321、水冷外壳322、充氢快接头33；

快速接头4、公接头41、母接头42；

密封垫圈5。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

(实施例1)

见图1至图3，本实施例的稳压储氢装置包括缓冲瓶1、储氢瓶2和温控装置3。

缓冲瓶1可拆卸地固定连接于储氢瓶2的顶部；缓冲瓶1内设有缓冲腔，储氢瓶2内设有储氢腔，缓冲腔与储氢腔之间通过快速接头4连通；通过设计两腔体结构，底部的储氢腔用于储存氢气，上部的缓冲腔用于操作氢气，减小氢气输出波动，有效避免了供给过程中高压氢气的安全隐患。

缓冲瓶1的底端面上设有连接槽11，连接槽11的内壁上设有内螺纹，连接槽11的内顶部设有快速接头4的母接头42；储氢瓶2的顶端面上设有连接凸台21，连接凸台21的外周面上设有外螺纹，连接凸台21的顶端面上设有快速接头4的公接头41；连接槽11与连接凸台21通过螺纹连接，安装更加方便，且结构稳定可靠；同时，快速接头4的设置也具备结构简单，操作方便的优点。见图2，储氢瓶2的连接凸台21内设有位于公接头41与储氢腔之间的单向阀23，可避免氢气倒灌，进而可直接供给燃料电池等负载使用。连接槽11与连接凸台21之间还设有密封垫圈5，能够提高快速接头4的气密性，防止氢气泄露。

缓冲瓶1外壁上设有压力表12，可实时检测缓冲瓶1内的压力，降低安全隐患。缓冲瓶1的顶部设有连通缓冲腔的出气口14，出气口14内设有减压阀13，减压阀13可对氢气造成局部压力损失，从而达到减压的目的，提高了氢气操作过程的安全性。储氢瓶2的底部设有充氢口，储氢腔内部填充有储氢合金；所述储氢瓶2的底端面上设有向内凹陷的加热腔。

温控装置3包括加热棒31和包覆外壳32。加热棒31设置于储氢瓶2的加热腔内。包覆外壳32设有顶部敞口的包覆腔，储氢瓶2设于包覆腔内，加热棒31设于包覆腔的内底面上。包覆外壳32包括顶端开口、底端封闭的保温外壳321、以及设置于保温外壳321内周面上的水冷外壳322。水冷外壳322内设有沿轴向蜿蜒延伸的水冷流道，水冷流道的两端设有进水接头和出水接头(图中未示出)。保温外壳321能够起到保温作用，避免储氢瓶2的储氢量受到环境的影响，增强温控效果；水冷外壳322在充氢时连接外部水冷源，能够起到为储氢瓶2降温的作用。包覆外壳32的内部还设有温度传感器(图中未示出)，便于及时了解储氢罐瓶身的实时温度，进而控制加热温度或者水冷流速。温度传感器可以设于保温外壳321的内底部，也可以设于保温外壳321或者水冷外壳322的内周面上。

储氢瓶2的充氢口内设有充氢快接口22，包覆外壳32上设有充氢快接头；通过可拆卸密封的方式连接充氢快接头与充氢快接口22，可以实现快速连接，方便安装，同时也进一步提高了装置的气密性。储氢瓶2的储氢腔内填充有储氢合金，储氢合金采用球形储氢合金，球形结构使得氢气可以通过间隙与更多面积的储氢合金接触，并为储氢合金吸氢体积膨胀留出空间；同时球形结构还能减缓储氢合金分粉化，延长了储氢合金的使用寿命。储氢合金可以选择稀土系储氢合金、钛系储氢合金、镁系储氢合金、锆系储氢合金、钒系储氢合金或多孔聚合物储氢材料等材料中的一种或多种。

由于球形储氢合金结构较为致密，因此本实施例设置在储氢瓶2的储氢腔内填充高热导材料与球形钛钒固溶体型储氢合金的均匀混合物，能够实现均匀、快速的传热功效。高热导材料可以选择铝球、金属丝、碳纳米管、三维中空石墨烯等材料中的一种或多种。本实施例高热导材料优选三维中空结构的材料，三维中空结构的材料不仅可以增加热导率，还可以物理吸附氢气。

为了方便理解稳压储氢装置的技术方案，对其工作原理做出简要说明：

存储氢气时，氢气从充氢口内的充氢快接口22进入储氢腔，进入储氢腔内后氢气与球形储氢合金发生反应，被固定于储氢瓶2内部；当释放氢气时，快速接头4与储氢腔连接处的单向阀23可防止氢气倒流回储氢腔，氢气依次通过储氢腔、单向阀23、连接凸台21、公接头41、连接槽11、母接头42，随后进入缓冲腔，通过压力表12监测缓冲腔内压力，最后氢气经减压阀13从出气口14送出；储氢腔的连接凸台21与缓冲腔的连接槽11以螺纹连接，并以密封垫圈5保护装置气密性，公接头41与母接头42直接相连流通气体；而温控装置3通过控制储氢腔内的温度，调节储氢瓶2吸收/产出氢气的速率。

(实施例2)

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：加热棒31与储氢瓶2的加热腔内壁滑动连接，能够起到定位作用，帮助充氢快接口22准确快速与充气快接头33连接。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.稳压储氢装置，其特征在于：包括缓冲瓶、储氢瓶和温控装置；所述缓冲瓶可拆卸地固定连接于储氢瓶的顶部；所述缓冲瓶内设有缓冲腔，储氢瓶内设有储氢腔；所述缓冲腔与储氢腔之间通过快速接头连通；所述缓冲瓶的顶部设有连通缓冲腔的出气口，出气口内设有减压阀；所述储氢瓶的底部设有充氢口；所述储氢腔内部填充有储氢合金；所述储氢瓶的底端面上设有向内凹陷的加热腔；所述温控装置包括设置于加热腔内的加热棒。

2.根据权利要求1所述的稳压储氢装置，其特征在于：所述缓冲瓶的底端面上设有连接槽，连接槽的内壁上设有内螺纹，连接槽的内顶部设有快速接头的母接头；所述储氢瓶的顶端面上设有连接凸台，连接凸台的外周面上设有外螺纹，连接凸台的顶端面上设有快速接头的公接头；所述连接槽与连接凸台螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的稳压储氢装置，其特征在于：所述储氢瓶的连接凸台内设有单向阀，单向阀位于快速接头的公接头与储氢腔之间。

4.根据权利要求2所述的稳压储氢装置，其特征在于：所述连接槽与连接凸台之间还设有密封垫圈。

5.根据权利要求1所述的稳压储氢装置，其特征在于：所述缓冲瓶的外壁上设有压力表。

6.根据权利要求1所述的稳压储氢装置，其特征在于：所述温控装置还包括包覆外壳；所述包覆外壳设有顶部敞口的包覆腔；所述储氢瓶设于包覆腔内；所述加热棒设于包覆腔的内底面上。

7.根据权利要求6所述的稳压储氢装置，其特征在于：所述包覆外壳包括顶端开口、底端封闭的保温壳体、以及设置于保温壳体内周面上的水冷壳体；所述水冷壳体内设有沿轴向蜿蜒延伸的水冷流道，水冷流道的两端设有进水接头和出水接头。

8.根据权利要求6所述的稳压储氢装置，其特征在于：所述储氢瓶的充氢口内设有充氢快接口；所述包覆外壳上设有充氢快接头；所述充氢快接头与充氢快接口可拆卸地密封连接。

9.根据权利要求1所述的稳压储氢装置，其特征在于：所述储氢瓶的储氢腔内填充的储氢合金采用球形储氢合金。

10.根据权利要求1所述的稳压储氢装置，其特征在于：所述储氢瓶的储氢腔内还填充有高热导材料；所述高热导材料与储氢合金混合均匀后填充于储氢腔内。

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