CN219036262U - 一种毛细管储氢装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种毛细管储氢装置，该装置包括毛细管储氢单元，毛细管储氢单元包括储氢单元支撑管，储氢单元支撑管的上端为储氢单元开口端，储氢单元开口端连接有封装阀门，储氢单元支撑管的下端为储氢单元封闭端，储氢单元支撑管内设有若干一次复合管，一次复合管内、一次复合管与储氢单元支撑管的间隙内设有毛细子管。毛细管储氢单元被外壳和缓冲层所包裹，外壳为薄壁金属构成，为内部毛细管储氢单元提供撞击防护。外壳与毛细管储氢单元之间为缓冲层，缓冲层为泡沫胶或环氧树脂等相对柔软的有机材料，能够降低外部撞击力对于内部毛细管储氢单元的损害。本实用新型毛细管储氢装置结构紧凑、轻便、机械强度高。

Description

一种毛细管储氢装置

技术领域

本实用新型属于储氢技术领域，具体涉及一种毛细管储氢装置。

背景技术

氢能是公认的绿色能源，其燃烧产物只有水，是一种低碳和零碳能源。在我国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标的大背景下，氢能产业成为了我国未来产业的重点发展方向。此外氢气的能量密度高，是理想的燃料电池的燃料。氢气从生产到利用过程中，储氢技术贯穿产业链氢能端至燃料电池端，是控制氢气成本的重要环节。

现有技术中，用于存储常规气体的高压金属气瓶，由于金属的氢脆现象，难以用于氢气的高压存储。为了解决金属高压气瓶的氢脆问题，玻璃毛细管阵列被提出用做高压氢气的储存容器。申请号为CN202110756468.3的中国实用新型专利公开了一种微管储氢装置，提出一种正六边形排布的微管结构，并且内部采用六边形玻璃管作为支撑骨架，形成类似蜂巢的结构，增强了微管储氢装置的整体结构。但是，市面上常规玻璃管都是圆柱形，六边形的玻璃管加工复杂，势必带来成本的提升，并且六边形排布过程复杂，在拉制的过程中，也容易因为受力不均匀，导致六边形结构的错位，在微观束内部形成应力集中处，导致微管束的整体耐压强度降低。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、轻便、机械强度高，并且制作工艺简单、原材料易得的毛细管储氢装置。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为：

提供一种毛细管储氢装置，其包括毛细管储氢单元，毛细管储氢单元包括储氢单元支撑管，储氢单元支撑管的上端为储氢单元开口端，储氢单元开口端连接有封装阀门，储氢单元支撑管的下端为储氢单元封闭端，储氢单元支撑管内设有若干一次复合管，一次复合管内、一次复合管与储氢单元支撑管的间隙内设有毛细子管。

进一步地，储氢单元支撑管、一次复合管、毛细子管均为玻璃圆管。

进一步地，储氢单元支撑管外套设有有机材料制成的缓冲层。

进一步地，缓冲层外套设有金属外壳。

进一步地，封装阀门上设有气体阀门。

进一步地，毛细管储氢单的直径为5-60mm，长度为100-2000mm。

进一步地，缓冲层的厚度为1-20mm，外壳的厚度为0.5-5mm。

本实用新型的有益效果为：

1.毛细管储氢单元包含诸多经高温拉制过程粘结在一起的玻璃管，内部的毛细子管与一次复合管被最外面的储氢单元支撑管牢牢包裹住。储氢单元支撑管能够增强毛细子管与一次复合管承受氢气压力的能力，提升毛细管储氢单元的承受氢气压力值的上限。

2.一次复合管间隙与一次复合管与储氢单元支撑管间隙采用毛细子管填充，一方面能够降低一次复合管在拉制过程中的形变而导致的应力集中，另一方面也能够增加毛细管储氢单元占空比，提升其储氢能力。

3.一次复合管、毛细子管在毛细管储氢单元内部形成如植物细胞壁般相互支撑的网状结构，一方面能够提升毛细管储氢单元整体强度，另一方面毛细子管被分割成不同的单元，能够降低部分毛细子管破损对毛细管储氢单元带来的损坏。

4.毛细管储氢单元被外壳和缓冲层所包裹，外壳为薄壁金属构成，为内部毛细管储氢单元提供撞击防护。外壳与毛细管储氢单元之间为缓冲层，缓冲层为泡沫胶或环氧树脂等相对柔软的有机材料，能够降低外部撞击力对于内部毛细管储氢单元的损害。毛细管储氢单元的开口端与封装阀门采用封装胶连接，封装阀门带有开关，控制毛细管储氢装置内部气体与外界气体的通断。

附图说明

图1为本实用新型装置主视及俯视剖面结构示意图；

图2为本实用新型装置毛细管储氢单元结构示意图；

其中：1、毛细管储氢单元；1-1、储氢单元开口端；1-2、储氢单元封闭端；2、缓冲层；3、外壳；4、封装阀门；5、储氢单元支撑管；6、一次复合管；7、毛细子管。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

实施例

提供一种毛细管储氢装置，其包括毛细管储氢单元1，毛细管储氢单元1的直径为5-60mm，长度为100-2000mm。毛细管储氢单元1包括储氢单元支撑管5，储氢单元支撑管5外套设有有机材料制成的缓冲层2。缓冲层2外套设有金属外壳3。缓冲层2的厚度为1-20mm，外壳3的厚度为0.5-5mm。储氢单元支撑管5的上端为储氢单元开口端1-1，储氢单元开口端1-1连接有封装阀门4，封装阀门4上设有气体阀门。储氢单元支撑管5的下端为储氢单元封闭端1-2，储氢单元支撑管5内设有若干一次复合管6，一次复合管6内、一次复合管6与储氢单元支撑管5的间隙内设有毛细子管7。

具体地说，储氢单元支撑管5、一次复合管6、毛细子管7均为玻璃圆管。毛细管储氢单元1被外壳3和缓冲层2所包裹，外壳3为薄壁金属构成，为内部毛细管储氢单元1提供撞击防护。外壳3与毛细管储氢单元1之间为缓冲层2，缓冲层2为泡沫胶或环氧树脂等相对柔软的有机材料，能够降低外部撞击力对于内部毛细管储氢单元1的损害。毛细管储氢单元1的开口端与封装阀门4采用封装胶连接，封装阀门4带有开关，控制毛细管储氢装置内部气体与外界气体的通断。

在本实施例中，毛细管储氢单元1的制造方法包括以下步骤：

S1、选取一组硼硅酸盐玻璃管，管径5-60mm，壁厚1-10mm，作为拉制毛细管储氢单元1的母管，母管经过酸碱溶液清洗，并用纯净水洗净，使用惰性气体吹干玻璃母管；

S2、将上述清洗干净的玻璃母管一端固定在步进电机上，另一端送入圆柱形中空加热炉中，玻璃母管中轴线与加热炉中轴线保持一致，确保玻璃母管在加热炉中受热均匀，加热炉温度为500-1000℃；

S3、待玻璃母管在加热炉中软化，将下端软化的玻璃母管自加热炉引出，放置在下方拉丝工件，上方步进电机以每分钟0.5-100mm的均匀速度将玻璃母管送入加热炉，拉丝工件以每分钟1-10000mm的均匀速度拉制经过加热炉软化的玻璃母管，形成直径为50-5000μm的玻璃细管，截取固定长度的玻璃细管，便形成了毛细子管7；

S4、将若干毛细子管7塞入玻璃母管中，玻璃母管与毛细子管7直径比大于10，塞满玻璃子管的玻璃母管称为一次复合棒料，一次复合棒料一端采用高温喷枪将其烧结凝固形成水滴形封闭端；

S5、将一次复合棒料封闭端朝下放入加热炉，开口端固定在上端步进电机上，与步骤S2、S3步拉制毛细子管过程相似，将一次复合棒料拉制形成一次复合管6，一次复合玻璃管直径1-5mm；

S6、将一次复合管6塞入玻璃母管中，一次复合管6与玻璃母管之间的缝隙采用毛细子管7填充，填充满一次复合管6与毛细子管7的玻璃母管成为二次复合棒料，二次复合棒料一端经过高温喷枪将其烧结形成水滴形封闭端；

S7、将二次复合棒料再次重复步骤S2、S3，得到未封口的毛细管储氢单元1，采用高温喷枪将其一端烧结封闭，便完成毛细管储氢单元1的拉制。

本实用新型毛细管储氢单元拉制全部采用玻璃圆管，无需特殊形状玻璃管，物料成本低，结构紧凑、轻便、机械强度高。

于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种毛细管储氢装置，其特征在于，包括毛细管储氢单元(1)，所述毛细管储氢单元(1)包括储氢单元支撑管(5)，所述储氢单元支撑管(5)的上端为储氢单元开口端(1-1)，所述储氢单元开口端(1-1)连接有封装阀门(4)，所述储氢单元支撑管(5)的下端为储氢单元封闭端(1-2)，所述储氢单元支撑管(5)内设有若干一次复合管(6)，所述一次复合管(6)内、一次复合管(6)与储氢单元支撑管(5)的间隙内设有毛细子管(7)。

2.根据权利要求1所述的毛细管储氢装置，其特征在于，所述储氢单元支撑管(5)、一次复合管(6)、毛细子管(7)均为玻璃圆管。

3.根据权利要求1所述的毛细管储氢装置，其特征在于，所述储氢单元支撑管(5)外套设有有机材料制成的缓冲层(2)。

4.根据权利要求3所述的毛细管储氢装置，其特征在于，所述缓冲层(2)外套设有金属外壳(3)。

5.根据权利要求1所述的毛细管储氢装置，其特征在于，所述封装阀门(4)上设有气体阀门。

6.根据权利要求1所述的毛细管储氢装置，其特征在于，所述毛细管储氢单元(1)的直径为5-60mm，长度为100-2000mm。

7.根据权利要求4所述的毛细管储氢装置，其特征在于，所述缓冲层(2)的厚度为1-20mm，所述外壳(3)的厚度为0.5-5mm。

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