CN220228732U - 一种集成换热结构的固态储氢模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及固态储氢设备技术领域，具体涉及一种集成换热结构的固态储氢模块，包括上合成冷板、下合成冷板、设置于上合成冷板上的冷板液体出导管、设置于下合成冷板上的冷板液体进导管及固态储氢列管，所述固态储氢列管设置于上合成冷板与下合成冷板之间。本实用新型通过上、下合成冷板将固态储氢列管固定，实现了固态储氢列管与热交换结构，省去了水泵，阀门等，简化了管路，工业集成度高，能大规模批量生产，另外提高了热交换的效率，节约冷却液。

Description

一种集成换热结构的固态储氢模块

技术领域

本实用新型涉及固态储氢设备技术领域，具体涉及一种集成换热结构的固态储氢模块。

背景技术

在氢能全产业链应用中，氢能的高密度储运是氢能发展的重要环节，同时也是我国氢能布局的瓶颈。氢能全产业链包含制氢、氢储运和氢能利用三个关键环节。在氢能源发展方面，我国面临的最主要挑战即在于氢能的储运。找到安全、经济、高效、可行的储运模式，是氢能全生命周期应用的关键。氢能储运包括氢气的储存以及氢能源的运输。

对储氢技术要求是安全、大容量、低成本以及取用方便。目前，储氢方法主要分为低温液态储氢、高压气态储氢、固态储氢。高压气态储氢技术比较成熟，是目前我国最常用的储氢技术，技术成熟、结构简单、充放氢速度快，成本及能耗低，但是体积储氢密度低，安全性能较差。低温液态储氢是先将氢气液化，然后储存在低温绝热真空容器中，单位体积储氢密度大，安全性相对较好，但是成本高、能耗大，操作条件苛刻。

固态储氢技术是利用氢气与固态储氢材料的反应来实现氢气的储存，与其他储氢方式相比，具有体积储氢密度高、压力低、安全性好、氢气纯度高等优点。金属氢化物储氢是目前最有希望且发展较快的固态储氢方式，金属氢化物储氢即利用金属氢化物储氢材料来储存和释放氢气，与其他储氢方式相比，储氢体积密度大、操作容易、运输方便、成本低、安全性好、可逆循环好。

金属氢化物的固态储氢材料吸氢、放氢过程是物理吸附加化学反应过程，吸氢时需要放热、放氢时需要吸热。当固态储氢吸氢放热时，若放出的热量不能及时冷却，吸氢速率会下降直至停止吸氢；相反，当固态储氢放氢吸热时，若不能及时为固态储氢材料加热以供给所需热量，放氢速率会下降直至停止放氢。因此需要对固态储氢材料吸氢、放氢过程中释放、吸收的热量进行处理。

目前市面上的固态储氢装置对固态储氢材料列管的热交换主要有两种方式：第一种方式，将固态储氢列管直接沐浴浸泡在外部溶液中，如水、防冻液、高温导热油等中；第二种方式，在固态储氢列管内部埋设热交换管路，在固态储氢列管内部进行热交换。这两种方式工业化集成程度低，难以大规模批量生产，同时在应用侧集成度复杂，热交换效率不高。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种集成换热结构的固态储氢模块，目的在于将热交换管路与固态储氢列管集成一体。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为如下：

一种集成换热结构的固态储氢模块，包括上合成冷板、下合成冷板、设置于上合成冷板上的冷板液体出导管、设置于下合成冷板上的冷板液体进导管及固态储氢列管，所述固态储氢列管设置于上合成冷板与下合成冷板之间。

所述的集成换热结构的固态储氢模块，还包括导热封装壳体，所述导热封装壳体包裹上、下合成冷板设置，且上合成冷板、下合成冷板与固态储氢列管之间设置导热腔。

所述导热腔内部填充导热胶。

所述固态储氢列管数量是一个或者多个，按照一行或者多行排列。

所述固态储氢列管采用的固态储氢材料是钛系AB2、稀土系AB5任意一种。

所述上、下合成冷板为的内部管道为316不锈钢，所述上、下合成冷板的外部壳体为铝合金。

所述导热胶导热系数大于3W/(m·K)。

所述的集成换热结构的固态储氢模块，还包括防护外壳，所述防护外壳包裹导热封装壳体设置，且防护外壳与导热封装壳体之间设置隔热层，所述隔热层内填充隔热胶。

所述隔热胶隔热系数大于3(㎡·K)/W。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过将固态储氢列管与换热结构集成一体，即上、下合成冷板将固态储氢列管固定，且合成冷板上设置冷板液体进出导管，冷却液通过合成冷板与固态储氢列管进行热交换，从而去除外部热交换需要的水泵、阀、管路等，工业集成度高，可以大规模批量生产，提高热管理的集成度及热交换的效率，节约冷却液，同时可以方便固态储氢模块快速更换。

另外将导热封装后的固态储氢列管放置于带隔热层的防护外壳进行封装，填充隔热胶，提高保温性能，降低固态储氢冷启动难度和使用成本，同时提高壳体结构强度，延长使用寿命。

附图说明

图1为一种集成换热结构的固态储氢模块的俯视图；

图2为一种集成换热结构的固态储氢模块的侧视图；

附图标记说明：

1、防护外壳；2、隔热层；3、上合成冷板；4、固态储氢列管；5、导热腔；61、冷板液体出导管；62、冷板液体进导管；7、下合成冷板。

具体实施方式

下面将结合附图说明对本实用新型的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例并不是本实用新型的全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“水平”、“左”、“右”、“前”、“后”、“横向”、“纵向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置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。

如图1、图2所示，本实用新型提供一种集成换热结构的固态储氢模块，包括换热结构及固态储氢列管4。

所述固态储氢列管4数量是一个或者多个，按照一行或者多行排列。所述的换热结构包括上合成冷板3、下合成冷板7，所述的固态储氢列管4设置于上合成冷板3与下合成冷板7之间。由于上合成冷板3与下合成冷板7及固态储氢列管4集成一体，省去了外部热交换需要的水泵、阀等，提高了固态储氢列管的热交换装置集成度及热交换效率，同时可以方便固态储氢模块快速更换。

所述上合成冷板3上设置冷板液体出导管61，下合成冷板7上设置冷板液体进导管62，冷板液体出导管61用来给合成冷板导出冷却液，冷板液体进导管62用来给合成冷板导入冷却液。所述上合成冷板3、下合成冷板7外部包裹导热封装壳体，上合成冷板3、下合成冷板7与固态储氢列管4之间设置导热腔5。优选的，所述导热腔5内部填充导热胶进行导热，导热胶的系数大于3W/(m·K)。固态储氢列管4的导热腔5采用一体式灌胶设计，加强了整个固态储氢列管强度，防止冷却液外泄露及降低列管破损后液体进入列管的可能性，提高固态储氢的安全性。冷却液通过冷板液体进导管62、冷板液体出导管61进出上合成冷板3、下合成冷板7，通过上合成冷板3、下合成冷板7及导热腔5与固态储氢列管4进行热交换，而不是直接将固态储氢列管直接泡在冷却液中，降低冷却液的用量。

所述导热封装壳体外部包裹防护外壳1设置，且防护外壳1与导热封装壳体之间设置隔热层2。优选的，所述隔热层2内部填充隔热胶，所述隔热胶隔热性能大于3(㎡·K)/W。固态储氢列管外部包覆隔热材料的结构设计，提高固态储氢列管保温性能，降低固态储氢冷启动难度和使用成本，同时提高壳体结构强度，延长使用寿命。

此外所述上合成冷板3、下合成冷板7的内部管道为316不锈钢，防止内部管道产生离子影响燃料电池绝缘性能，所述上合成冷板3、下合成冷板7的外部壳体为铝合金，合成冷板的大小尺寸根据固态储氢列管的需要进行调整；所述固态储氢列管4采用的固态储氢材料可以是钛系AB2、稀土系AB5等任意一种。

本实用新型的工作过程为：

对于封装好集成换热结构的固态储氢模块，将燃料电池主散管路与集成换热结构的固态储氢模块直接连接，燃料电池的高温主散冷却液由冷板液体进导管62流入固态储氢列管4的下合成冷板7、上合成冷板3，导热腔5内的导热胶快速吸收冷却液的热量，温度升高，固态储氢列管4吸收导热胶及冷却液的热量，释放氢气，从而将燃料电池主散热管路的热量交换给固态储氢列管4；经过热交换的冷却液温度降低，由冷板液体出导管61流出至燃料电池，为燃料电池降温，冷却液不断循环，热量也不断交换,从而将燃料电池运行过程中产生的废热进行循环利用。

以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要技术特征，来满足不同情况的需要。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本实用新型的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种集成换热结构的固态储氢模块，其特征在于：包括上合成冷板(3)、下合成冷板(7)、设置于上合成冷板(3)上的冷板液体出导管(61)、设置于下合成冷板(7)上的冷板液体进导管(62)及固态储氢列管(4)，所述固态储氢列管(4)设置于上合成冷板(3)与下合成冷板(7)之间。

2.根据权利要求1所述的集成换热结构的固态储氢模块，其特征在于：还包括导热封装壳体，所述导热封装壳体包裹上、下合成冷板(3、7)设置，且上合成冷板(3)、下合成冷板(7)与固态储氢列管(4)之间设置导热腔(5)。

3.根据权利要求2所述的集成换热结构的固态储氢模块，其特征在于：所述导热腔(5)内部填充导热胶。

4.根据权利要求1所述的集成换热结构的固态储氢模块，其特征在于：所述固态储氢列管(4)数量是一个或者多个，按照一行或者多行排列。

5.根据权利要求1所述的集成换热结构的固态储氢模块，其特征在于：所述固态储氢列管(4)采用的固态储氢材料是钛系AB2、稀土系AB5任意一种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的集成换热结构的固态储氢模块，其特征在于：所述上、下合成冷板(3、7)的内部管道为316不锈钢，所述上、下合成冷板(3、7)的外部壳体为铝合金。

7.根据权利要求3所述的集成换热结构的固态储氢模块，其特征在于：所述导热胶导热系数大于3W/(m·K)。

8.根据权利要求7所述的集成换热结构的固态储氢模块，其特征在于：还包括防护外壳(1)，所述防护外壳(1)包裹导热封装壳体设置，且防护外壳(1)与导热封装壳体之间设置隔热层(2)，所述隔热层(2)内填充隔热胶。

9.根据权利要求8所述的集成换热结构的固态储氢模块，其特征在于：所述隔热胶隔热系数大于3(㎡·K)/W。