一種金屬氫化物儲氫裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及氫氣儲運技術領域，提供了一種金屬氫化物儲氫裝置，包括罐體、進氣管、出氣管、抽真空管、循環(huán)水單元、細徑銅網(wǎng)、金屬氫化物儲氫合金粉、壓力計表；循環(huán)水單元包括進水管、出水管、循環(huán)水管道、循環(huán)水泵；細徑銅網(wǎng)呈層狀布置于罐體內，且均與循環(huán)水管道連接；金屬氫化物儲氫合金粉置于相鄰層的細徑銅網(wǎng)之間；進氣管、出氣管、抽真空管位于罐體內的管道上均分布有管道壁小孔，位于罐體外的管道端口處均設置有閥門；壓力計表與罐體內部連通；進氣管、出氣管、抽真空管、壓力計表與罐體連接管內均設置有過濾器網(wǎng)。本實用新型的有益效果為：結構簡單、吸放氫和熱傳導效率高，罐體不易開裂，適于推廣應用。
【專利說明】
一種金屬氫化物儲氫裝置
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及氫氣儲運技術領域，特別涉及一種金屬氫化物儲氫裝置。
【背景技術】
[0002]隨著石油和煤炭等化石燃料的日漸匱乏和生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，人類對于新型的環(huán)保型能源的開發(fā)已經是迫在眉睫;作為燃料，氫的質量熱值高(其熱值1.25X106kJ/kg，為汽油的3倍、焦炭的4.5倍)，是理想的高能清潔燃料之一;氫能作為新能源之一，因其具有來源豐富、可再生、熱效率高、和燃燒清潔等優(yōu)點，在未來的能量領域中，占據(jù)著重要的地位，已經受到世界各國的普遍關注。
[0003]氫能的開發(fā)與利用涉及氫氣的制備、儲存、運輸、和應用四大關鍵技術;氫氣的存儲是應用的難題和關鍵技術；目前，固態(tài)金屬氫化物儲氫技術被廣泛研究，金屬氫化物具有體積小、儲氫密度大、安全性好、能耗低等顯著優(yōu)點，是一種理想的儲氫材料;金屬氫化物儲氫技術，是在一定溫度與壓力下，金屬與氫氣反應，會吸收氫而生成金屬氫化物，從而將氫儲存和固定;該反應有很好的可逆性，適當升高溫度和減小壓力即可發(fā)生可逆反應，此時放出氫氣。
[0004]將上述的金屬氫化物放置于儲氫罐中，可以實現(xiàn)氫氣的固態(tài)儲存?，F(xiàn)有的金屬氫化物儲氫罐也存在一些問題，金屬氫化物在反復的吸氫和放氫循環(huán)過程中會出現(xiàn)體積膨脹，并且由于粉末狀的金屬氫化物在吸放氫過程中會發(fā)生流動，甚至堆積，使得內部產生很大的應力，會引起儲氫罐的變形開裂；同時，由于金屬氫化物粉末易流動，會在進出氣口部位塞積，阻礙氫氣的進入與輸出；金屬氫化物的吸放氫過程伴隨著很大的熱量交換，但是金屬氫化物本身的導熱性能很差，在吸氫時溫度急劇升高，在放氫時溫度急劇下降，造成吸放氫速率慢。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的就是克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種金屬氫化物儲氫裝置，結構簡單、氫氣傳輸效率高。
[0006]本實用新型一種金屬氫化物儲氫裝置，包括罐體、進氣管、出氣管、抽真空管、循環(huán)水單元、細徑銅網(wǎng)、金屬氫化物儲氫合金粉、壓力計表；
[0007]所述循環(huán)水單元包括進水管、出水管、循環(huán)水管道、循環(huán)水栗;所述循環(huán)水栗置于所述罐體外，兩端分別連接所述進水管、所述出水管;所述罐體內的所述循環(huán)水管道分別連接所述進水管、所述出水管；
[0008]所述細徑銅網(wǎng)呈層狀布置于所述罐體內，且均與所述循環(huán)水管道固定連接;所述金屬氫化物儲氫合金粉置于相鄰層的所述細徑銅網(wǎng)之間；
[0009]所述進氣管、所述出氣管、所述抽真空管位于所述罐體內的管道上均分布有管道壁小孔，位于所述罐體外的管道端口處均設置有閥門；
[0010]所述壓力計表通過管道與所述罐體內部連通；
[0011]所述進氣管、所述出氣管、所述抽真空管、所述壓力計表與所述罐體連接管內均設置有所述過濾器網(wǎng)。
[0012]進一步的，所述金屬氫化物儲氫裝置還包括數(shù)顯溫度控制儀，所述數(shù)顯溫度控制儀與罐體內部連通。
[0013]進一步的，所述細徑銅網(wǎng)單個孔的孔徑小于所述金屬氫化物儲氫合金粉的粒徑。
[0014]進一步的，相鄰層細徑銅網(wǎng)之間的金屬氫化物儲氫合金粉的厚度小于相鄰層的細徑銅網(wǎng)之間高度差的2/3;最上層細徑銅網(wǎng)與最下層細徑銅網(wǎng)的高度差不大于所述罐體高度的4/5。
[0015]進一步的，所述進氣管、出氣管的材質均為哈氏合金，其長度均不大于所述罐體高度。
[0016]進一步的，所述進氣管、出氣管上的閥門均由316不銹鋼制成，所述罐體由哈氏合金制成。
[0017]進一步的，所述金屬氫化物儲氫合金粉為鎂系儲氫合金粉、稀土系儲氫合金粉、鈦系儲氫合金粉中的一種或多種。
[0018]進一步的，所述壓力計表為數(shù)顯壓力計表。
[0019]進一步的，所述過濾器網(wǎng)設置于所述進氣管、所述出氣管、所述抽真空管、所述壓力計表與所述罐體連接處。
[0020]本實用新型的有益效果為:
[0021](I)散熱機構由循環(huán)水管道和細徑銅網(wǎng)構成，為金屬氫化物儲氫合金粉提供了存放空間，上下相鄰的兩層細徑銅網(wǎng)構成扁圓柱體，金屬氫化物儲氫合金粉固定在扁圓柱體內部，避免了合金粉的堆積，減緩了合金粉膨脹對罐體的壓力；
[0022](2)細徑銅網(wǎng)既可以作為儲存金屬氫化物儲氫合金粉的載體，又可以使得氫氣通過銅網(wǎng)底部向上流動。因此細徑銅網(wǎng)為氫氣在合金粉之間流動提供良好的通道，提高了氫氣傳質效率；
[0023](3)在進氣管、出氣管的管道上面分布有許多小的孔洞，這樣一方面有利于在吸氫過程中氫氣進入罐體內部與金屬氫化物儲氫合金粉接觸；另一方面，在放氫過程中可以使得底部合金粉放出的氫氣也可以快速的釋放;這樣的分布小孔提高了金屬氫化物儲氫合金粉的吸放氫能力。
【附圖說明】
[0024]圖1所示為本實用新型實施例一種金屬氫化物儲氫裝置結構示意圖。
[0025]圖2所示為本實用新型實施例散熱結構俯視圖。
[0026]圖中:1_進氣管、2-出氣管、3-抽真空管、4-進水管、5-出水管、6-罐體、7-金屬氫化物儲氫合金粉、8-過濾器網(wǎng)、9-管道壁小孔、10-循環(huán)水管道、11-細徑銅網(wǎng)、12-壓力計表、13-循環(huán)水栗。
【具體實施方式】
[0027]下文將結合具體附圖詳細描述本實用新型具體實施例。應當注意的是，下述實施例中描述的技術特征或者技術特征的組合不應當被認為是孤立的，它們可以被相互組合從而達到更好的技術效果。在下述實施例的附圖中，各附圖所出現(xiàn)的相同標號代表相同的特征或者部件，可應用于不同實施例中。
[0028]如圖1、2所示，一種金屬氫化物儲氫裝置，包括罐體6、進氣管1、出氣管2、抽真空管
3、循環(huán)水單元、細徑銅網(wǎng)11、金屬氫化物儲氫合金粉7、壓力計表12;
[0029]所述循環(huán)水單元包括進水管4、出水管5、循環(huán)水管道10、循環(huán)水栗13;所述循環(huán)水栗13置于所述罐體6外，兩端分別連接所述進水管4、所述出水管5;所述罐體6內的所述循環(huán)水管道10分別連接所述進水管4、所述出水管5;
[0030]所述細徑銅網(wǎng)11呈層狀布置于所述罐體6內，且均與所述循環(huán)水管道10固定連接；所述金屬氫化物儲氫合金粉7置于相鄰層的所述細徑銅網(wǎng)11之間；
[0031]所述進氣管1、所述出氣管2、所述抽真空管3位于所述罐體6內的管道上均分布有管道壁小孔9，位于所述罐體6外的管道端口處均設置有閥門；
[0032]所述壓力計表12通過管道與所述罐體6內部連通；
[0033]所述進氣管1、所述出氣管2、所述抽真空管3、所述壓力計表12與所述罐體6連接管內均設置有所述過濾器網(wǎng)8。
[0034]優(yōu)選的，所述金屬氫化物儲氫裝置還包括數(shù)顯溫度控制儀，所述數(shù)顯溫度控制儀與罐體6內部連通。
[0035]所述細徑銅網(wǎng)11單個孔的孔徑小于所述金屬氫化物儲氫合金粉7的粒徑。
[0036]優(yōu)選的，相鄰層細徑銅網(wǎng)11之間的金屬氫化物儲氫合金粉7的厚度小于相鄰層的細徑銅網(wǎng)11之間高度差的2/3;最上層細徑銅網(wǎng)11與最下層細徑銅網(wǎng)11的高度差不大于所述罐體6高度的4/5。
[0037]優(yōu)選的，所述進氣管1、出氣管2的材質均為哈氏合金，其長度均不大于所述罐體6高度。
[0038]優(yōu)選的，所述進氣管1、出氣管2上的閥門均由316不銹鋼制成，所述罐體6由哈氏合金制成。
[0039]優(yōu)選的，所述金屬氫化物儲氫合金粉7為鎂系儲氫合金粉、稀土系儲氫合金粉、鈦系儲氫合金粉中的一種或多種。
[0040]優(yōu)選的，所述壓力計表12為數(shù)顯壓力計表。
[0041]優(yōu)選的，所述過濾器網(wǎng)8設置于所述進氣管1、所述出氣管2、所述抽真空管3、所述壓力計表12與所述罐體6連接處。
[0042]本實用新型實施例中，在相鄰的上下兩層細徑銅網(wǎng)11中間裝有金屬氫化物儲氫合金粉7，從而提高了氫氣與金屬氫化物儲氫合金粉7的接觸面積，有利于氫氣的傳輸;另外，由于進氣管1、出氣管2均設置有很多管道壁小孔9，使得氫氣的進入和輸出過程迅速完成，提高了金屬氫化物儲氫合金粉7的吸、放氫效率;足夠多的細徑銅網(wǎng)11以及管道壁小孔9的存在，使得氫氣的傳質性能大幅度提高；過濾器網(wǎng)8的存在，使得在抽真空和吸、放氫過程中，金屬氫化物儲氫合金粉7不會隨氫氣氣流流出罐體6外。
[0043]本實用新型實施例的內部傳熱結構是由循環(huán)水管道10和細徑銅網(wǎng)11共同構成，金屬氫化物儲氫合金粉7的吸氫過程是一個放熱過程，會放出很大的熱量；由于細徑銅網(wǎng)11具有良好的熱傳遞性能，細徑銅網(wǎng)11與循環(huán)水管道10緊貼固定連接，這就使得吸氫過程中放出的熱量能夠很快地經過細徑銅網(wǎng)11傳到循環(huán)水管道10，再傳導到外界;放氫過程是一個吸熱過程，在放氫過程中，外部熱量經由循環(huán)水管道10進入罐體6內部之后經由細徑銅網(wǎng)11傳遞到金屬氫化物儲氫合金粉7，促使放氫過程快速發(fā)生。
[0044]從上面可以看出，由循環(huán)水管道10和細徑銅網(wǎng)11構成的散熱系統(tǒng)，作為金屬氫化物儲氫合金粉7的反應過程中熱量傳遞的媒介，不僅能夠大幅度的提高吸、放氫過程中的熱量傳遞，而且還對氫氣的傳質效率起到提高作用。
[0045]在實際使用過程中，首先打開金屬氫化物儲氫裝置的罐體6，把細徑銅網(wǎng)7與循環(huán)水管道10固定連接好，將金屬氫化物儲氫合金粉7裝入到罐體6內部的相鄰細徑銅網(wǎng)11之間的空間中，使得金屬氫化物儲氫合金粉7均勻分布，填充完畢后，將罐體6用螺栓密封;在室溫下往罐體內部充入4MPa的壓力，并且保持30分鐘，通過數(shù)顯壓力計表12觀察罐體6內的壓力是否下降，以此來判斷罐體6的密封性是否良好;若是數(shù)顯壓力計表12的示數(shù)下降，則密封性不好，繼續(xù)擰緊螺栓，繼續(xù)測試密封;若是示數(shù)保持不變，則密封性良好。
[0046]其次，是對金屬氫化物儲氫合金粉7進行活化，先將加熱裝置開關打開，將罐體6內部的溫度升到80°C，并進行保溫60分鐘，設定升溫速度為5°C/S;再在80°C條件下，經由抽真空管3對罐體6進行抽真空，保持60分鐘;在80 °(:條件下經由進氣管I充入氫氣，使得罐體6內的氫氣壓力達到4MPa，保持2.5小時;在80°C條件下經由出氣管2進行放氫，放至氫氣壓力降低到0.157MPa左右，通過以上步驟完成第一次活化;接下來按照如上步驟再次進行活化，反復活化5次，即可完成儲氫裝置的活化;活化后的儲氫裝置即可用來進行氫氣的快速存儲。
[0047]在吸氫過程中，通過控制進氣管I的閥門使氫氣進入罐體內，氫氣通過進氣管I的管道壁小孔9進入到相鄰細徑銅網(wǎng)11之間的空隙中；空隙中的金屬氫化物儲氫合金粉7可快速吸氫形成金屬氫化物，體積膨脹時，可以有效利用剩余的空間，避免因體積膨脹引起罐體6開裂;吸氫過程中產生的熱量會引起罐體6內部的溫度升高，溫度示數(shù)的變化可以由數(shù)顯溫度控制儀讀取;儲氫罐罐體6內部的氫氣壓力示數(shù)降低，通過數(shù)顯壓力計表12顯示并記錄數(shù)據(jù);產生的熱量可以通過細徑銅網(wǎng)11及循環(huán)水管道10，快速傳遞到罐體6外，與外界進行熱交換。
[0048]在放氫過程中，相鄰細徑銅網(wǎng)11之間的金屬氫化物儲氫合金粉7放出氫氣，氫氣通過細徑銅網(wǎng)11的孔洞和金屬氫化物儲氫合金粉7，最后通過出氣管2的管道壁小孔9將氫氣聚集到出氣管2的閥門處，打開閥門氫氣就會排出；放氫過程中的熱傳遞過程是:外界熱量通過循環(huán)水管道10傳遞給細徑銅網(wǎng)11，然后由細徑銅網(wǎng)11傳遞給金屬氫化物儲氫合金粉7。
[0049]本實用新型的有益效果為:
[0050](I)散熱機構由循環(huán)水管道和細徑銅網(wǎng)構成，為金屬氫化物儲氫合金粉提供了存放空間，上下相鄰的兩層細徑銅網(wǎng)構成扁圓柱體，金屬氫化物儲氫合金粉固定在扁圓柱體內部，避免了合金粉的堆積，減緩了合金粉膨脹對罐體的壓力；
[0051](2)細徑銅網(wǎng)既可以作為儲存金屬氫化物儲氫合金粉的載體，又可以使得氫氣通過銅網(wǎng)底部向上流動。因此細徑銅網(wǎng)為氫氣在合金粉之間流動提供良好的通道，提高了氫氣傳質效率；
[0052](3)在進氣管、出氣管的管道上面分布有許多小的孔洞，這樣一方面有利于在吸氫過程中氫氣進入罐體內部與金屬氫化物儲氫合金粉接觸；另一方面，在放氫過程中可以使得底部合金粉放出的氫氣也可以快速的釋放;這樣的分布小孔提高了金屬氫化物儲氫合金粉的吸放氫能力。
[0053]本文雖然已經給出了本實用新型的一個實施例，但是本領域的技術人員應當理解，在不脫離本實用新型精神的情況下，可以對本文的實施例進行改變。上述實施例只是示例性的，不應以本文的實施例作為本實用新型權利范圍的限定。
【主權項】
1.一種金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，包括罐體、進氣管、出氣管、抽真空管、循環(huán)水單元、細徑銅網(wǎng)、金屬氫化物儲氫合金粉、壓力計表； 所述循環(huán)水單元包括進水管、出水管、循環(huán)水管道、循環(huán)水栗；所述循環(huán)水栗置于所述罐體外，兩端分別連接所述進水管、所述出水管;所述罐體內的所述循環(huán)水管道分別連接所述進水管、所述出水管； 所述細徑銅網(wǎng)呈層狀布置于所述罐體內，且均與所述循環(huán)水管道固定連接;所述金屬氫化物儲氫合金粉置于相鄰層的所述細徑銅網(wǎng)之間； 所述進氣管、所述出氣管、所述抽真空管位于所述罐體內的管道上均分布有管道壁小孔，位于所述罐體外的管道端口處均設置有閥門； 所述壓力計表通過管道與所述罐體內部連通； 所述進氣管、所述出氣管、所述抽真空管、所述壓力計表與所述罐體連接管內均設置有所述過濾器網(wǎng)。2.如權利要求1所述的金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，所述金屬氫化物儲氫裝置還包括數(shù)顯溫度控制儀，所述數(shù)顯溫度控制儀與罐體內部連通。3.如權利要求1所述的金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，所述細徑銅網(wǎng)單個孔的孔徑小于所述金屬氫化物儲氫合金粉的粒徑。4.如權利要求1所述的金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，相鄰層細徑銅網(wǎng)之間的金屬氫化物儲氫合金粉的厚度小于相鄰層的細徑銅網(wǎng)之間高度差的2/3;最上層細徑銅網(wǎng)與最下層細徑銅網(wǎng)的高度差不大于所述罐體高度的4/5。5.如權利要求1所述的金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，所述進氣管、出氣管的材質均為哈氏合金，其長度均不大于所述罐體高度。6.如權利要求1所述的金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，所述進氣管、出氣管上的閥門均由316不銹鋼制成，所述罐體由哈氏合金制成。7.如權利要求1-6任一項所述的金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，所述金屬氫化物儲氫合金粉為鎂系儲氫合金粉、稀土系儲氫合金粉、鈦系儲氫合金粉中的一種。8.如權利要求1-6任一項所述的金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，所述壓力計表為數(shù)顯壓力計表。9.如權利要求1-6任一項所述的金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，所述過濾器網(wǎng)設置于所述進氣管、所述出氣管、所述抽真空管、所述壓力計表與所述罐體連接處。
【文檔編號】C01B3/00GK205480185SQ201620077093
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月26日
【發(fā)明人】李平, 李瑞文, 楊德望, 曲選輝, 秦明禮, 路新
【申請人】北京科技大學