CN217714541U - 一种复合式固态储氢系统 - Google Patents
一种复合式固态储氢系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN217714541U CN217714541U CN202222238619.9U CN202222238619U CN217714541U CN 217714541 U CN217714541 U CN 217714541U CN 202222238619 U CN202222238619 U CN 202222238619U CN 217714541 U CN217714541 U CN 217714541U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrogen
- valve
- pipeline
- hydrogen storage
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 240
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 240
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 226
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims description 13
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 74
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 72
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 10
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 18
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 8
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- IXQWNVPHFNLUGD-UHFFFAOYSA-N iron titanium Chemical class [Ti].[Fe] IXQWNVPHFNLUGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DOARWPHSJVUWFT-UHFFFAOYSA-N lanthanum nickel Chemical class [Ni].[La] DOARWPHSJVUWFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 229910000878 H alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- DSGIMNDXYTYOBX-UHFFFAOYSA-N manganese zirconium Chemical compound [Mn].[Zr] DSGIMNDXYTYOBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000914 Mn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Abstract
本实用新型公开了一种复合式固态储氢系统。氢气充放线路的一端具有一个氢气进口和氢气出口，氢气充放线路的另一端通过第一管路与高温型储氢合金罐相连通，第一管路设有第五阀门、第三单向阀、第二压力传感器、冷却器和第七阀门，第三单向阀的两端并联有第二单向阀和第一过滤器，第三单向阀与第二单向阀方向相反；氢气充放线路的另一端通过第二管路与低温型储氢合金罐相连通，第二管路设有第六阀门、第五单向阀、第三压力传感器和第八阀门，第五单向阀的两端并联有第四单向阀和第二过滤器，第五单向阀和第四单向阀方向相反。本实用新型将低温型储氢系统与高温型储氢系统相结合，有效解决了低温型储氢合金容量低、高温型储氢合金启动时间长的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及储氢技术领域，尤其涉及一种复合式固态储氢系统。
背景技术
镁合金储氢材料是一种轻质高效的高温型固态储氢材料，其理论储氢量高达7.6wt%，但是镁合金充氢和放氢的温度较高，完全放氢需要升温至300℃以上。因此，镁合金储氢系统在充氢和放氢时，需要耗费很长的时间用于升温至工作温度，这使得设备的启动时间过长，不利于实际工业应用。镧镍系、钛铁系等低温型储氢材料能够在常温下发生吸放氢反应，因此它的启动时间短、响应快，但是这类材料的储氢容量比较低，同样难以实现大规模应用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种复合式固态储氢系统。
本实用新型的复合式固态储氢系统包括高温型储氢合金罐、低温型储氢合金罐和氢气充放线路，所述低温型储氢合金罐内装有低温型储氢合金，所述高温型储氢合金罐内装有高温型储氢合金，所述高温型储氢合金罐内设置有加热组件；所述氢气充放线路的一端具有一个氢气进口和氢气出口，所述氢气充放线路的另一端通过第一管路与高温型储氢合金罐相连通，所述第一管路沿充氢方向设有第五阀门、第三单向阀、第二压力传感器、冷却器和第七阀门，所述第三单向阀的两端并联有第二单向阀和第一过滤器，第三单向阀与第二单向阀方向相反；所述氢气充放线路的另一端通过第二管路与低温型储氢合金罐相连通，所述第二管路沿充氢方向设有第六阀门、第五单向阀、第三压力传感器和第八阀门，所述第五单向阀的两端并联有第四单向阀和第二过滤器，第五单向阀和第四单向阀方向相反。
进一步的，所述氢气充放线路包括主管路、第一进氢管路、第二进氢管路和出氢管路，所述第二进氢管路和出氢管路的一端并联在所述主管路的一端，所述第一进氢管路并联在第二进氢管路上，所述第一进氢管路上设有第一阀门和第一减压阀，所述第二进氢管路设有第二阀门和第二减压阀，所述出氢管路设有第三阀门和第一单向阀，所述主管路上设有第一压力传感器和氢气流量计。
进一步的，所述主管路的另一端通过第一管路与高温型储氢合金罐相连通，所述主管路的另一端通过第二管路与低温型储氢合金罐相连通。
进一步的，所述主管路的另一端还设有放散管路，所述放散管路上设有第四阀门。
进一步的，所述第一管路上设第一安全阀，所述第一安全阀与放散管路相连通。
进一步的，所述第二管路上设有第二安全阀，所述第二安全阀与放散管路相连通。
进一步的，所述主管路上还设有温度传感器。
本实用新型提供一种复合式固态储氢系统，主要包括一个较大的高温型储氢合金罐和一个较小低温型储氢合金罐；高温型储氢合金罐内装有高温型储氢合金材料，例如镁合金储氢材料；低温型储氢合金罐内装有低温型储氢合金，例如镧镍系、钛铁系、锆锰系储氢合金等。高温型储氢合金罐内设有电加热棒，用于将罐内镁合金材料升温至工作温度。两个储氢罐并联，充氢时，外来氢气先调压至合适压力后进入低温型储氢合金罐内被储存起来，同时启动高温型储氢合金罐内电加热棒使镁合金储氢材料逐渐升温至充氢温度。当低温型储氢合金罐充氢饱和后，切换至高温型储氢合金罐继续充氢，直至饱和。放氢时，先由低温型储氢合金罐对外供氢，同时启动高温型储氢合金罐电加热器，使罐内温度升高至放氢温度，当低温型储氢合金罐放氢结束后切换至高温型储氢合金罐放氢，直至放氢结束。
本实用新型将低温型储氢系统与高温型储氢系统相结合，有效解决了低温型储氢合金容量低、高温型储氢合金启动时间长的问题，并通过管路设计使进口氢气同时满足两种不同储氢系统对氢气压力的需求。
附图说明
图1为本实用新型的一种复合式固态储氢系统的结构示意图。
1、高温型储氢合金罐；2、低温型储氢合金罐；3、氢气充放线路；31、主管路；311、第一压力传感器；312、氢气流量计；313、温度传感器；32、第一进氢管路；321、第一阀门；322、第一减压阀；33、第二进氢管路；331、第二阀门；332、第二减压阀；34、出氢管路；341、第三阀门；342、第一单向阀；4、第一管路；41、第五阀门；42、第三单向阀；43、第二压力传感器；44、冷却器；45、第七阀门；46、第二单向阀；47、第一过滤器；48、第一安全阀；5、第二管路；51、第六阀门；52、第五单向阀；53、第三压力传感器；54、第八阀门；55、第四单向阀；56、第二过滤器；57、第二安全阀；6、放散管路；61、第四阀门。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
如图1所示，本实用新型的一种复合式固态储氢系统，复合式固态储氢系统包括高温型储氢合金罐1、低温型储氢合金罐2和氢气充放线路3，低温型储氢合金罐2内装有低温型储氢合金，高温型储氢合金罐1内装有高温型储氢合金，高温型储氢合金罐1内设置有加热组件（图中未示出）；氢气充放线路3的一端具有一个氢气进口和氢气出口，氢气充放线路3的另一端通过第一管路4与高温型储氢合金罐1相连通，第一管路4沿充氢方向设有第五阀门41、第三单向阀42、第二压力传感器43、冷却器44和第七阀门45，第三单向阀42的两端并联有第二单向阀46和第一过滤器47，第三单向阀42与第二单向阀46方向相反；氢气充放线路3的另一端通过第二管路5与低温型储氢合金罐2相连通，第二管路5沿充氢方向设有第六阀门51、第五单向阀52、第三压力传感器53和第八阀门54，第五单向阀52的两端并联有第四单向阀55和第二过滤器56，第五单向阀52和第四单向阀55方向相反。
在本实施例中，氢气充放线路3可以包括主管路31、第一进氢管路32、第二进氢管路33和出氢管路34，第二进氢管路33和出氢管路34的一端并联在主管路31的一端，第一进氢管路32并联在第二进氢管路33上，第一进氢管路32上设有第一阀门321和第一减压阀322，第二进氢管路33设有第二阀门331和第二减压阀332，出氢管路34设有第三阀门341和第一单向阀342，主管路31上设有第一压力传感器311和氢气流量计312。主管路31的另一端通过第一管路4与高温型储氢合金罐1相连通，主管路31的另一端通过第二管路5与低温型储氢合金罐2相连通。
本实施例中，主管路31的另一端还设有放散管路6，放散管路6上设有第四阀门61，第一管路4上设第一安全阀48，第一安全阀48与放散管路6相连通第二管路5上设有第二安全阀57，第二安全阀57与放散管路6相连通。当充放氢反应时，对应管路压力超过安全阀起跳压力，则安全阀开启，释放系统内压力并经放散口排放，起到保护作用。
本实施例中，主管路31上还设有温度传感器313，温度传感器313能够实时检测管路内的氢气温度，尤其可以检测高温型储氢合金罐1内释放的氢气经过冷却器44后温度是否降至合适温度。通过第四阀门61可以对系统内压力进行手动放散。
由于低温型储氢合金能够在常温条件下进行充氢和放氢且储氢容量较低，而高温型储氢合金必须在较高温度下才能进行充放氢且储氢容量较高，因此，在本复合固态储氢系统中，为了保证较短的启动时间，充放氢时均先启动低温型储氢合金罐2。
本实用新型的一种复合式固态储氢系统充放氢过程如下：
充氢：充氢开始前所有阀门均处于关闭状态。充氢开始时，氢气进口与氢气源连接，打开第一阀门321、第六阀门51和第八阀门54，氢气经过减压第一阀门321后压力降至约1.5-3MPa，然后经过氢气流量计312、第六阀门51、第五单向阀52、第八阀门54后进入低温型储氢合金罐2内，与低温型储氢合金如镧镍系、钛铁系、锆锰系合金反应并被储存起来。氢气流量计312可以实时监测充氢速率和累计充氢容量，第一压力传感器311和第三压力传感器53分别检测减压第一阀门321和第五单向阀52后端的压力。在低温型储氢合金罐2充氢时，启动高温型储氢合金罐1内的电加热棒预热罐内储氢材料至充氢温度通常为200-340℃。当低温型储氢合金罐2充氢饱和后，关闭第一阀门321、第六阀门51和第八阀门54，开启第二阀门331、第五阀门41和第七阀门45，氢气经过减压第二阀门331后压力降至0.5-1.2MPa，然后经过氢气流量计312、第五阀门41、第三单向阀42、冷却器44、第七阀门45后进入高温型储氢合金罐1内，与高温型储氢合金如镁系合金反应并被储存起来。当充氢反应开始后可关闭电加热棒，利用充氢反应放出的热量维持系统温度。
放氢：放氢开始前所有阀门均处于关闭状态。放氢开始时，氢气出口与需氢端连接，打开第八阀门54，第六阀门51和第三阀门341，氢气经过第八阀门54、第二过滤器56、第四单向阀55、第六阀门51、氢气流量计312、第一单向阀342和第三阀门341后，从氢气出口流出。低温型储氢合金罐2开始放氢的同时，启动高温型储氢合金罐1内的电加热棒，加热罐内储氢合金温度至放氢温度通常340-400℃并维持该温度。当低温型储氢合金罐2放氢结束后，关闭第八阀门54、第六阀门51，开启第五阀门41、第七阀门45，高温型储氢合金罐1内的储氢材料释放出高温氢气，氢气在经过第七阀门45、冷却器44后被降至常温，然后经过第一过滤器47、第二单向阀46、第五阀门41、氢气流量计312、第一单向阀342、第三阀门341后，从氢气出口流出，直至放氢结束。
第一过滤器47和第二过滤器56能够有效防止放氢时随氢气流出的储氢合金粉尘，第一安全阀48和第二安全阀57的起跳压力分别为1.5MPa、3.5MPa，当充放氢反应时，对应管路压力超过安全阀起跳压力，则安全阀开启，释放系统内压力并经放散口排放，起到保护作用。
以上未涉及之处，适用于现有技术。
虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围，本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种复合式固态储氢系统，其特征在于：复合式固态储氢系统包括高温型储氢合金罐（1）、低温型储氢合金罐（2）和氢气充放线路（3），所述低温型储氢合金罐（2）内装有低温型储氢合金，所述高温型储氢合金罐（1）内装有高温型储氢合金，所述高温型储氢合金罐（1）内设置有加热组件；所述氢气充放线路（3）的一端具有一个氢气进口和氢气出口，所述氢气充放线路（3）的另一端通过第一管路（4）与高温型储氢合金罐（1）相连通，所述第一管路（4）沿充氢方向设有第五阀门（41）、第三单向阀（42）、第二压力传感器（43）、冷却器（44）和第七阀门（45），所述第三单向阀（42）的两端并联有第二单向阀（46）和第一过滤器（47），第三单向阀（42）与第二单向阀（46）方向相反；所述氢气充放线路（3）的另一端通过第二管路（5）与低温型储氢合金罐（2）相连通，所述第二管路（5）沿充氢方向设有第六阀门（51）、第五单向阀（52）、第三压力传感器（53）和第八阀门（54），所述第五单向阀（52）的两端并联有第四单向阀（55）和第二过滤器（56），第五单向阀（52）和第四单向阀（55）方向相反。
2.如权利要求1所述的一种复合式固态储氢系统，其特征在于：所述氢气充放线路（3）包括主管路（31）、第一进氢管路（32）、第二进氢管路（33）和出氢管路（34），所述第二进氢管路（33）和出氢管路（34）的一端并联在所述主管路（31）的一端，所述第一进氢管路（32）并联在第二进氢管路（33）上，所述第一进氢管路（32）上设有第一阀门（321）和第一减压阀（322），所述第二进氢管路（33）设有第二阀门（331）和第二减压阀（332），所述出氢管路（34）设有第三阀门（341）和第一单向阀（342），所述主管路（31）上设有第一压力传感器（311）和氢气流量计（312）。
3.如权利要求2所述的一种复合式固态储氢系统，其特征在于：所述主管路（31）的另一端通过第一管路（4）与高温型储氢合金罐（1）相连通，所述主管路（31）的另一端通过第二管路（5）与低温型储氢合金罐（2）相连通。
4.如权利要求2所述的一种复合式固态储氢系统，其特征在于：所述主管路（31）的另一端还设有放散管路（6），所述放散管路（6）上设有第四阀门（61）。
5.如权利要求4所述的一种复合式固态储氢系统，其特征在于：所述第一管路（4）上设第一安全阀（48），所述第一安全阀（48）与放散管路（6）相连通。
6.如权利要求4所述的一种复合式固态储氢系统，其特征在于：所述第二管路（5）上设有第二安全阀（57），所述第二安全阀（57）与放散管路（6）相连通。
7.如权利要求2所述的一种复合式固态储氢系统，其特征在于：所述主管路（31）上还设有温度传感器（313）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222238619.9U CN217714541U (zh) | 2022-08-25 | 2022-08-25 | 一种复合式固态储氢系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222238619.9U CN217714541U (zh) | 2022-08-25 | 2022-08-25 | 一种复合式固态储氢系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN217714541U true CN217714541U (zh) | 2022-11-01 |
Family
ID=83785736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202222238619.9U Active CN217714541U (zh) | 2022-08-25 | 2022-08-25 | 一种复合式固态储氢系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN217714541U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116558864A (zh) * | 2023-07-05 | 2023-08-08 | 合肥通用机械研究院有限公司 | 一种固态储氢试验系统及其试验方法 |
-
2022
- 2022-08-25 CN CN202222238619.9U patent/CN217714541U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116558864A (zh) * | 2023-07-05 | 2023-08-08 | 合肥通用机械研究院有限公司 | 一种固态储氢试验系统及其试验方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lototskyy et al. | Metal hydride systems for hydrogen storage and supply for stationary and automotive low temperature PEM fuel cell power modules | |
| US11929530B2 (en) | Hydrated magnesium hydride energy system | |
| CN101128952B (zh) | 使用储氢罐的方法和储氢罐 | |
| JP6328755B2 (ja) | ガスタンクを充填するためのステーションおよび方法 | |
| CN112066242B (zh) | 一种用于氢燃料的固态氢源装置 | |
| CN217714541U (zh) | 一种复合式固态储氢系统 | |
| WO2012114229A1 (en) | Metal hydride hydrogen compressor | |
| CN103185196B (zh) | 一种金属氢化物储氢系统及其制作方法 | |
| CN110544784B (zh) | 高压复合金属氢化物储氢系统为氢源的燃料电池物流车 | |
| CN113236969B (zh) | 一种电加热式金属储放氢系统 | |
| TW202212248A (zh) | 儲氫材料的脫氫方法 | |
| CN211530087U (zh) | 应用于氢燃料电池汽车的供氢系统和氢燃料电池汽车 | |
| CN115143390B (zh) | 一种氢纯化、储存和增压一体化系统及方法 | |
| US9599373B2 (en) | Hydrogen storage heat pump and hydrogen storage heat pump system | |
| US7112382B2 (en) | Fuel cell hydrogen recovery system | |
| CN101487092B (zh) | 一种氢压缩机材料 | |
| CN110357034B (zh) | 一种基于金属氢化物的氢回收系统及方法 | |
| Bednárová et al. | Design of a metalhydride compressor for a hydrogen technology lab | |
| CN117211950A (zh) | 一种利用空气热能的氢能发电系统 | |
| CN110573790A (zh) | 氢气储存和供应系统 | |
| CN217928258U (zh) | 一种氢燃料电池车用固态储供氢系统 | |
| LU500786B1 (en) | Ti-based High-capacity Solid-state Hydrogen Storage Alloy and Preparation Method and Hydrogen Storage System thereof | |
| CN217933874U (zh) | 基于快速自加热固态储氢装置的燃料电池系统 | |
| Golben et al. | Disproportionation resistant alloy development for hydride hydrogen compression | |
| US20220205592A1 (en) | Combined hydrogen storage - compression system for the filling of high pressure hydrogen tanks |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240328 Address after: Room 901, 9th Floor, No. 1555 Lianhua Road, Minhang District, Shanghai, 202233 Patentee after: SHANGHAI HYFUN ENERGY TECHNOLOGY CO.,LTD. Country or region after: China Address before: 1 / F and 2 / F, No.11 plant, Xinxiang hydrogen energy industrial park, northeast corner of the intersection of East Ring Road and South Second Ring Road, Xinxiang City, Henan Province, 453000 Patentee before: Hydrogen storage (Xinxiang) Energy Technology Co.,Ltd. Country or region before: China Patentee before: Hydrogen storage (Shanghai) Energy Technology Co.,Ltd. Patentee before: SHANGHAI HYFUN ENERGY TECHNOLOGY CO.,LTD. |