SE518845C2 - Metallhydridreaktoranordning - Google Patents

Description

a n an: 1 ~||»> | u f 518 845 2 vara emottagna i respektive gasfördelningslådor. Det är önsk- värt att även utforma fördelningslàdornas gaskanaler med ringa tvärsnitt, så att làdornas godstjocklek kan begränsas och därmed làdornas vikt kan begränsas. Värmeöverföringen genom dessas väggar kan vara besvärlig, speciellt om värme- överföringen skall ske likformigt i tuberna. För att gas- mässigt sammankoppla tubernas inre utrymmen, tillhandahålles en gasfördelningslåda som emottar en ände av tuberna.

Ett ändamål med uppfinningen är därför att anvisa en reaktor- anordning, med vilken värmningen respektive kylningen av tuberna kan ombesörjas på ett likformigt och välkontroller- bart sätt och i vilken tuberna inbördes stödes stabilt, så att fördelningslådans utformning och dimensionering i huvud- sak enbart behöver anpassas till de aktuella gastryckpàkän- ningarna. Ändamålet uppnås med en reaktor enligt uppfinningen.

Uppfinningen definieras i det bilagda kravet 1.

Utföringsformer av reaktorn anges i de bilagda underkraven.

Enligt ett viktigt särdrag hos uppfinningen tillhandahålles en fluidgenomströmbar porös kropp av väl värmeledande mate- rial, varvid kroppen formas för att omge tuberna åtminstone utmed en väsentlig del av deras längd. Kroppen utfyller lämpligen mellanrummen mellan de närliggande tuberna och omger radiellt varje tub. Företrädesvis sträcker sig kroppen utmed tubernas hela längd för att företrädesvis helt inne- sluta tuberna i längdled.

En värmeväxlingsfluid kan drivas i tubernas längdriktning genom kroppen, varvid fluidens värme kommer att överföras väsentligen likformigt till tuberna, även såsom gradient i tubernas längdriktning. Härigenom minimeras värmepåkänningar- .. -.-.. «v.. e-u- . - v , .H -35 H,H .. 518 845. 3 na i tuberna och blir vätgasflödet till/från tubernas metall- hydridmassor likformigt och därigenom mer förutsägbart.

Värmeväxlingsfluidens riktning kan väljas mot fördelnings- lådan eller bort från fördelningslàdan.

Kroppen kan vara omsluten av en mantel, som begränsar värme- överföringsfluidens utströmning i radiell riktning till tuberna. Manteln kan vara avslutad på ett avstånd från för- delningslådan till bildning av en in/utströmningsspalt för värmeväxlingsfluiden.

Om värmeväxlingsfluiden riktas mot fördelningslàdan, kan fluiden tillföras värme genom att ett bränsle införes i kroppen, exempelvis uppströms tubernas ände och förbrännes däri, exempelvis vid ett i den porösa kroppen anordnat katalytiskt skikt. Bränslet kan såsom ett exempel utgöras av vätgas som uttages från reaktorn.

Reaktorn kan vidare ha tillhörande pumporgan för drivning av värmeväxlingsfluiden med ett valbart flöde genom den porösa kroppen.

Kroppen kan med fördel bestå av ett väl värmeledande skum.

Detta skum kan med fördel bestå av någon metall eller metall- legering, som har denna egenskap, exempelvis nickel, koppar eller någon lättmetall eller lättmetallegering, exempelvis aluminium. Skumkroppen erbjuder en rad fördelar. För det första utjämnas flödet av värmeöverföringsfluid över flödes- tvärsnittet. För det andra är kroppen styv och har hög bärighet, trots ett ringa flödesmotstånd. Vidare kan skum- kroppen hållas i intim metallisk kontakt med tubernas ytter- yta utan att förorsaka besvärande kraftöverföring dem emellan. Genom att tuberna inbördes stabiliseras och bibe- hålles parallella, behöver gasfördelningslådan endast upp- fylla kraven med avseende på vätgastrycket. .n|»> 4 Tubernas inre utformning kan vara väsentligen konventionell, med avseende på hur metallhydriden är formad och etablerad och hur eventuella gaskanaler i metallhydriden upprättas och bibehålles under reaktorns drift.

Genom att utforma tuberna med ringa tvärsnitt kan tubernas väggar då kan ges en ringa tjocklek, varjämte metallhydriden i tuberna får små temperaturdifferenser i radiell riktning, varigenom låg vikt och en snabb fylltid erhålles.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i exempel- form med hänvisning till den bilagda ritningen.

Fig. 1 visar schematiskt en längdsektion genom en metall- hydridreaktor.

Fig. 2 visar en sektion tagen utmed linje II i fig. 1.

Fig. 3 visar området III i fig. 1 närmare detalj.

På fig. 1 visas en mångfald inbördes väsentligen lika raka och parallellt orienterade samt bredvid varandra anordnade tuber 1. Tubernas 1 ena ände är infäst i en gasfördelnings- låda 2. Varje tub 1 har en sluten ände ll och en öppen ände 12, 2. Tuben 1 bildar ett tryckkärl, som innehåller metallhydrid som tätt ansluter till en gasförgreningskanal 21 i lådan . Vätgas kan strömma genom en ledningskanal 22 i lådan 21, och in via grenkanalen 21 och längs tuben 1 för att absorbe- ras i metallhydriden respektive avges från denna. Metall- hydriden kan exempelvis föreligga såsom ett pulver, varvid gasen kan strömma längs tuben 1 mellan hydridkornen. Alter- nativt eller dessutom kan en flödeskanal 32 vara anordnad i tubens längdriktning genom metallhydridmassan för att under- lätta vätgasströmningen in i respektive ut ur tuben respek- tive till och från kontakt med metallhydridmassan. En kropp 4 av ett öppet metallskum, företrädesvis aluminiumskum, inne- »|»». 518 8451 sluter och omger tuberna 1 fram till fördelningslàdan 2.

Kroppen 4 utfyller även utrymmet mellan tuberna 1. Kroppen 4 erbjuder en god värmeledning och kan överföra värme mellan tuberna 1 om dessa temporärt har en temperaturskillnad.

Kroppen 4 är naturligtvis även värmeledande i tubernas längd- riktning.

En värmetransportfluid, exempelvis luft eller någon vätska, kan drivas genom kroppen 4 i tubernas längdriktning, varvid värme överföres likformigt till/från tuberna 1 och metall- hydriden däri.

På fig. 1 visas som ett exempel att kroppen 4 är omgiven av en mantel, vars axel är parallell med tubernas 1 längd- riktning, så att värmeöverföringsfluiden säkert leds axiellt 1 visas schematiskt en fläkt 5 som genom kroppen 4. På fig. kan driva luft genom kroppen 4.

På fig. 1 illustreras även ett katalytiskt skikt 6, som är etablerat i kroppen 4 väsentligen i ett normalplan till tubernas axelriktning. Till detta katalytiska skikt 6 kan ett bränsle införas, exempelvis vätgas från fördelningslàdan 2 via en reglerventil 7, som kan vara styrd av en enhet 71, vilken avkänner efterfrågan på vätgas från metallhydriden.

Vätgasen kan sålunda förbrännas med hjälp av luft som drives av fläkten 5 för att stegra värmeöverföringen till hydriden i tuberna, så att avdrivningen av vätgas från hydriden stegras i motsvarande utsträckning. Man kan se att manteln 8 är av- slutad och ett avstånd från lådan 2 till etablering av en ringspalt 81 genom vilken värmeöverföringsfluid kan införas i kroppen 4 eller avgå från kroppen 4.

Fig. 3 illustrerar att tubens 1 öppna ände 12 kan emottas i en ringformig urtagning ur lådan 2, varvid en rörformig rörstuds emottas i tubänden 12 och har en avloppskanal 21, vain» 518 845, 6 vilken kommunicerar med lådans 2 gasfördelningskanalsystem 22. Vidare kan man i fig. 3 se att en central gasfördelnings- kanal 32 sträcker sig genom metallhydridmassan 30 i tuben 1.

Kroppen 4 är uppburen i bärorgan. Tuberna står i intim yt- kontakt med de mot dem svarande öppningarna i kroppen 4 utmed åtminstone större delen av tubernas längd, så att tuberna 1 stabilt bäres av kroppen 4. Gasfördelningslàdan 2 är buren av tuberna 1, och eftersom tuberna bibehâlles parallella och på väsentligen konstant inbördes avstånd, minimeras påkänningar- na i lådan 2 och tubernas infästning däri, så att lådan 2 i huvudsak enbart behöver dimensioneras med hänsyn tagen till ytskillnaden mellan det inre av tuberna och det omgivande atmosfärtrycket.

Kroppen 4 erbjuder en jämna temperaturgradient längs tuberna 1 och säkerställer därigenom lika termiska påkänningar samt ett likformigt ianspråktagande av metallhydridmassan i tuberna för vätgaslagringen i reaktorn.

Claims (6)

10 15 20 25 518 845 a 7 PATENTKRAV

1. Metallhydridreaktoranordning innefattande ett flertal långsträckta, väsentligen parallella och bredvid varandra på inbördes avstånd anordnade tuber (1), vilka innehåller en metallhydrid (30) och vilka vid sin ena ände är sluten och vid sin andra ände är infäst i en gasfördelningslåda (2), vars innerutrymme står i kontakt med tubernas innerutrymme för transport av vätgas till och från metallhydriden, kännetecknad av att en gasgenomsläpplig kropp (4) av väl värmeledande material är anordnad att omge tuberna (1) och att väsentligen utfylla mellanrummen mellan tuberna (1) och att en fluidkälla är anordnad att rikta en fluidström genom kroppen (4) i tubernas längdriktning för värmeöverföring till och från tubernas metallhydrid via tubernas väggar.

2. Anordning enligt krav l, kännetecknad av att kroppen är bildad av ett styvt skum med öppna celler.

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att av kroppens (4) material är en metall eller en metallegering.

4. Anordning enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av att kroppen är omgiven av en mantel som utbreder sig utmed åtminstone en del av tubernas längd.

5. Anordning enligt något av kraven 1-4, kännetecknad av medel (5) för drivning av en fluidström genom kroppen (4).

6. Anordning enligt krav 5, kännetecknad av att kroppen (4) innehåller ett katalytiskt skikt (6) och medel (7) för in- föring av ett bränsle till det katalytiska skiktet (3) för förbränning vid detta, för värmning av fluidströmmen innan denna bringas i kontakt med tuberna (1).