TW201115096A - Hygrogen storage device - Google Patents

Description

201115096 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 特別為一種應用於具有熱交換 本發明係為一種儲氫裝置， 功能之儲氫裝置。 【先前技術】 燃料電池係為將化學能直接轉換為電能後輸出，因此其具 有相當高之能源轉換效率。此外燃料電池可以使用的燃料來^ 非常地廣泛，可以利用A、醇類、燒類及其他碳氫化合物作為 燃料來源。若是以碳氫化合物作為燃料，其被利用完畢後將會 產生水及二氧化碳。由於二氧化碳會造成溫室效應，因此仍 對生態壤境造成較大影響之虞。然而是以氫為燃料來源，則在 其被利用完畢之後將只會產生水之排放，因此對线環境所造 成之影響可以大為降低。 然而氫之儲存較為不易，因此儲氩技術一直以來皆是一重 要之發展課題。儲氫技術之發展史，已由早期之氣態或=離儲 氫，發展到了以金屬或合金等儲氫材料來儲氫。除了金二 1卜^來更有轉金屬材料及有機金屬㈣作為储氫材料的研 究發展。 以下將以儲氫合金為例來說明儲氫材斤 合金係利用對氫有很強補捉能力之合金，在—$氫機制。儲氫 條件下將氫還原成單㈣子，並且與料氣原疋的溫度和壓力 物(metal hydrides)。當儲氬合金與氫形成^形成金屬氫化 -種可逆之放熱反應。因此若是給予―外“ 11化物時’其為 加能量，則金屬氫化 201115096 物將可以在吸收能量後將氫釋放出來，並且還原成合金。 儲氫合金的儲氫能力很強，其單位體積儲氫的密度，是相 同溫度、壓力條件下氣態氫的1000倍。而且由於儲氫合金是 固體，其不需使用如儲存高壓氫氣所需之大而笨重的鋼瓶規 格，又不需存放液態氫那樣極低的溫度條件。在實際利用上， 只要藉由控制儲氫合金之溫度，將可以很方便地達到重覆儲存 及釋放氫之功效。由於儲氫合金具有上述優點，因此不愧是一 I 種極其簡便易行的理想儲氫方法，以下將進一步說明習知利用 儲氫合金之儲氫裝置。 如第1圖及第2圖所示，其係為習知之具有熱交換功能之 儲氫裝置l〇a及10b示意圖。儲氫裝置10a及10b中皆具有殼 體11以及流管結構12。殼體11通常為一般鋼瓶，其具有一殼 體開口 11a。殼體11内部可以放置儲氫合金13，並且氩氣藉 由殼體開口 11a進出殼體11。流管結構12主要設置於殼體11 内，其接觸儲氫合金13，並且具有可露出於殼體11的一入口 • 閥12a及一出口閥12b。 當欲使儲氫裝置l〇a及10b釋放氫氣時，即可從入口閥12a 通入熱水使儲氫合金13被流管結構12加熱，進而釋放出氫氣 並經由殼體開口 11a釋出殼體11。當欲使儲氫裝置10a及10b 儲存氫氣時，便可從殼體開口 11a通入氫氣，並且由入口閥12a 通入冷水使儲氫合金13被降溫，即可使氫氣被儲氫合金13所 吸附。 藉由流管結構12使得儲氫裝置10a及10b具有熱交換能 力，方可以使其儲放氫氣。同時，流管結構12具有一曲折之 201115096 設計以增加與儲氫合金13之接觸面積，進而提高了熱交換能 力。然而將曲折之流管結構12置入殼體11中係為一相當困難 之製作過程，進而使得儲氫裝置l〇a及10b不易於製作。另一 方面，由於殼體11係直接接觸外界環境，因此儲氫裝置10a 及l〇b在熱交換過程中，其本身溫度很容易受到外界溫度之影 響而降低熱交換之效率。有鑑於此，若能提供一具有簡單結 構，同時能提升熱交換能力之儲氫裝置，將可以使儲氫成本大 為下降，有利氫能源之推廣。 【發明内容】 本發明係為一種具有熱交換功能之儲氫裝置，藉由一第二 殼體包覆一第一殼體而形成之一外流道結構，提供了儲氫裝置 具有高熱交換效率之簡單結構。 本發明係為一種具有熱交換功能之儲氫裝置，藉由使第一 殼體向内延伸以形成一凹陷部，並且設置一阻流擋板於凹陷部 以形成一彎折内流道結構，可以提供一易於製造的簡單結構以 使儲氫裝置於其内部進行熱交換功能。 為達上述功效，本發明係提供一種儲氫裝置，其包括：一 第一殼體；以及一第二殼體，包覆第一殼體，並且與第一殼體 形成一外流道結構。 藉由本發明的實施，至少可達到下列進步功效： 一、由第一殼體及第二殼體形成之外流道結構，完整包覆用以 儲氫之第一殼體，而使行熱交換之接觸面積更大，以達到 提升熱交換速度之功效。 201115096 二、藉由第一殼體向内凹陷形成之凹陷部，再配合設置阻流擋 板而形成之彎折内流道結構，即可以使熱交換介質能對第 一设體之内部進行熱交換，而不需要在第一殼體内部置入 曲折之流管結構，進而簡化了生產過程並且節省成本。 為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術内容並據 以實施，且根據本說明書所揭露之内容、申請專利範圍及圖 式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優 點因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優 【實施方式】 第3圖係為本發明之一種儲氫裝置2〇a之第一實施態樣之 實施例圖。第4圖係為沿第3圖中A_A剖線之縱向剖面實施例 圖。第5圖係為沿第3圖中B_B剖線之橫切面實施例圖。第6 圖係為本發明之一種儲氫裝置2〇a之第一實施態樣中之阻流擋 板25之實％例圖。第7圖係為本發明之一種儲氫裝置之 第二實施態樣之剖面實施例圖。帛8圖係為本發明之一種儲氫 裝置20c之第三實施態樣之剖面實施例圖。 請參考第3圖至第5圖，其係為第一實施態樣中儲氫裝置 2〇a之實施例圖。儲氫裝置20a包括一第一殼體2卜一第二殼 體22 阻流擋板25及一絕熱層26a。 第设體21具有一凹陷部21 a、一容置空間21b及一氣體 閥21c。凹陷部21a係自第一殼體21之表面向其内部延伸所形 成，其深入容置空間2lb之内部。容置空間21b係用以存放儲 201115096 氫材料，而參與儲氫及釋氫過程中之氫氣，則藉由連通容置空 間21b之氣體閥21c進出儲氫裝置20a。 第二殼體22包覆第一殼體21，並且與第一殼體21形成一 外流道結構23於第一殼體21及第二殼體22之間。第二殼體 22上設置有入口閥22a及出口閥22b，其皆連通於外流道結構 23。藉此，一熱交換介質可由入口閥22a及出口閥22b進出儲 氫裝置20a之外流道結構23，並在外流道結構23内進行熱交 換。第二殼體22外進一步設置有絕熱層26a，其可以避免熱交 換介質之溫度受外界溫度之影響，進而提高了熱交換效率。 請一併參考第6圖，其係為儲氫裝置20a中之阻流擋板25 實施例圖。阻流擋板25具有一部分設置於凹陷部21a内、一 部分延伸至第二殼體22之表面上，以及一部分延伸至第一殼 體21及第二殼體22之間。藉此，阻流擋板25可以與第一殼 體21於凹陷部21a内共同形成一彎折内流道結構24，並且使 位於外流道結構23之熱交換介質進入彎折内流道結構。 更詳細地來說，阻流擋板25可以分為第一分隔部25a及 第二分隔部25b。第一分隔部25a設置於第一殼體21之凹陷部 21a内，與第一殼體21於凹陷部21a内共同形成一彎折内流道 結構24。第二分隔部25b係自第一分隔部25a之底部向兩側延 伸，其設置於第一殼體21及第二殼體22之間，並且將外流道 結構23分隔為第一外流道23a及第二外流道23b。第一外流道 23a連通入口閥22a及彎折内流道結構24之一端，第二外流道 23b連通出口閥22b及彎折内流道結構24之另一端。 藉由上述設置，可以形成一完整之熱交換介質流動路徑。 201115096 熱交換介質首先經由入口閥22a進入儲氫裝置20a之第一外流 道23a，再於進入彎折内流道結構24後流入第二外流道23b， 接著經由出口閥22b離開儲氫裝置20a。由於儲氫裝置20a之 外流道結構23包覆了大部分之第一殼體21，因此其具有較習 知儲氫裝置更大之熱交換面積，進而提高熱交換速度。同時， 儲氫裝置20a具有彎折内流道結構24於第一殼體21之内部， 使得熱交換介質可以從儲氫材料之中心部進行熱交換，因此不 ^ 但可以更均勻且迅速地提高熱交換速度，同時更具有簡單構造 而易於製造之優點。 請參考第7圖，其係為第二實施態樣中一種儲氫裝置20b 之實施例圖。儲氫裝置20b係以一絕熱殼體26b代替儲氫裝置 20a中之絕熱層26a。絕熱殼體26b包覆第二殼體22，並且與 第二殼體22形成於一間隙27於其間。間隙27除了可以填入 絕熱材料，其亦可以是一真空狀態，以進一步增加儲氫裝置20b 之絕熱能力。 • 請參考第8圖，其係為第三實施態樣中儲氫裝置20c之實 施例圖。儲氫裝置20c具有複數阻流擋板25，並且第一殼體 21具有複數凹陷部21a，同時各凹陷部21a皆設置有相應之一 阻流擋板25。藉此，儲氫裝置20c可以輕易地形成有複數彎折 内流道結構24,以使容置空間21b之内部可以更為均勻地和熱 交換介質進行熱交換。 惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟 習該技術者能瞭解本發明之内容並據以實施，而非限定本發明 之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等 201115096 效t飾或修改s仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 第1圖係為習知儲氫裝置之示意圖。 第2圖係為習知儲氫裝置之示意圖。 第3圖係為本發明之一種儲氫裝置之第一實施態樣之實施例 圖。 第4圖係為沿第3圖中Α-Α剖線之縱向剖面實施例圖。 第5圖係為沿第3圖中Β_Β剖線之橫切面實施例圖。 第6圖係為本發明之一種儲氫裝置之第一實施態樣中阻流擋板 之實施例圖。 第7圖係為本發明之一種儲氫裝置之第二實施態樣之剖面實施 例圖。 第8圖係為本發明之一種儲氫裝置之第三實施態樣之剖面實施 例圖。 【主要元件符號說明】 10a ' l〇b..…儲氫裝置 11 ................殼體 lla..............殼體開口 12 ................流管結構 12a..............入口閥 12b..............出口閥 10 201115096 13................儲氮材料 20a..............儲氫裝置 20b..............儲氫裝置 20c..............儲氫裝置 21 ................第一殼體 21a..............凹陷部 21b..............容置空間 ^ 21c..............氣體閥 22 ................第二殼體 22a..............入口閥 22b..............出口閥 23 ................外流道結構 23a..............第一外流道 23b..............第二外流道 24 ................彎折内流道結構 • 25................阻流擋板 25a..............第一分隔部 25b..............第二分隔部 26a..............絕熱層 26b..............絕熱殼體 27................間隙 11

Claims (1)

1. 201115096 七、申請專利範圍： 1。一種儲氫裝置，其包括： 一第一殼體；以及 一第二殼體，包覆該第一殼體，並且與該第一殼體形成一 外流道結構。 .如申請專利範圍第1項所述之儲氫裝置，進一步包括一入 口閥及一出口閥，設置於該第二殼體上，並且連通於該外 流道結構。

   3.如申請專利範圍帛i項所述之儲氫裝置，其中該第一殼體 包括至少一凹陷部，自該第一殼體之表面向其内部延伸。 4·如申請專利範圍第3項所述之儲氫裝置，進一步包括至少 阻流擋板’設置於該至少一凹陷部。 5.如申請專利範圍第4項所述之儲氫裝置，其中該至少一阻 流擋板具有-部分自該至少一凹陷部内延伸至該第二殼體 之表面’與該第-殼體於該凹陷部内形成一彎折内流道結

   6·如申請專利範圍第5項所述之儲氫裝置，進—步包括一入 ^及-出口閥，設胁該第二殼體上，並且連通於該外 机道結構。 7· ^申請專利範圍第6項所述之儲氫|置，其中該至少一阻 4板具有-部分延伸至該第一殼體及 :且分隔該外流道結構為-第—外流道結構及二 =構’該第一外流道結構連通該人口閥及該-折内流道^ 、、、。構之一端，該第二外流道結構連通該出π閥及該彎折内 12 201115096 流道結構之另一端。 8. 如申請專利範圍第4項所述之儲氫裝置，進一步包括一絕 熱層，包覆該第二殼體。 9. 如申請專利範圍第4項所述之儲氫裝置，進一步包括一絕 熱殼體，包覆該第二殼體。 10. 如申請專利範圍第9項所述之儲氫裝置，進一步包括一絕 熱材料，充填於該絕熱殼體與該第二殼體之間。

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