专利名称：一种集成内部分层导热构架的固态储氢装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及储氢装置，具体是一种集成内部分层导热构架的固态储氢装置。
背景技术：
目前氢的储存，依照储存状态来区分，可分为气态高压储存法、低温液态储存法和合金固态储存法三种。相对液态和压缩储氢相比，金属氢化物储氢具有压力平稳，储氢量大，充氢简单、方便、安全等优点，在清洁能源转化和利用、燃料电池系统、汽油(柴油)混合动力车、以及航空、航天、军事等特殊领域的应用前景广阔。对金属氢化物储氢装置而言，除储氢材料本身外，储氢装置的设计也是影响其特性的关键因素之一。目前对装置设计的研究主要集中在如何实现装置内部传热传质的高效性，即充放氢过程中装置内部的热量传递问题以及氢气与合金粉的充分接触问题，如中国专利ZL201020675169. 4，其罐体由筒体、设置在筒体上方的控制氢气进出的阀门、设置在筒体的瓶颈处起过滤作用的氢气过滤片以及设置在筒体内部的散热结构，散热结构设计成蜂窝状结构连接于装置外壁进行热量传递， 该专利的内部结构设计虽然可以解决内部热传导问题，但是还存在着氢气与合金粉的充分接触问题。
发明内容本实用新型的目的是要提供一种集成内部分层导热构架的固态储氢装置，这种装置具有高效实用的内部传热传质结构，储氢、放氢效率高。实现本实用新型目的的技术方案是一种集成内部分层导热构架的固态储氢装置，包括罐体、充放氢的气路系统、密封法兰、夕卜壳、置于外壳里的内胆、夕卜壳和内胆之间的外部循环水系统、合理布置于内胆里的内部分层导热构架、置于分层空间内导热托盘上的合金粉容器和法兰上进出气口处的分气阀，与现有技术不同的是内部导热构架由十字形导热架和导热托盘组成，十字形导热架通过两片高导热的金属片按十字形卡装，导热托盘的上方设置有十字形沟槽、下方设置有固定支点固定十字形导热架，内部导热构架和内胆通过在内胆上设置的沟槽加强接触，在装置的进出气口位置设计安装分气阀，分气阀连接于密封法兰上的进气口和最上方的十字形导热架上的沟槽，上、下通过卡槽连接，分气阀和导热托盘上的通气孔将进出气口和各腔室连接起来。利用金属导热性高的特点，装置充氢时，内部空间的热量通过十字形导热架和导热托盘传递至内胆，内胆再传导至外部循环水系统进行热量散发；放氢时，燃料电池工作产生的废热可通过外壳和内胆之间的外部循环水系统反馈给固态储氢装置，通过装置内胆经过内部导热构架传递至装置内部，从而完成装置内部高效传热。在装置的进出气口位置设计安装分气阀，从而加强各腔室和进出气口的连接通道，增加进出气口处的气流通路，提升气体通过效率。该内部导热构架实现的分层功效可使氢气通过分气阀、导热托盘上的通气孔传递至罐体底部，从而有效增加合金粉和氢气的接触面，解决了合金粉和氢气充分接触的问题。所述合金粉容器放置于分层空间内导热托盘之上。所述不同的储氢合金机械粉碎至300目后放入合金粉容器进行活化，条件按难活化合金的活化条件进行活化，条件为，首先将罐体在300°C下真空泵抽2小时，然后充入30bar的氢气，保压5小时以上，然后300°C下放氢，放氢压力小于lpa，重复上述活化条件3-4 次。所述分气阀的各分气口垂直于进气口均勻分布于分 气阀四周。本实用新型的优点是该装置内部设计的导热构架可同时解决装置内部热传质问题和有效增加合金粉和氢气的接触面的问题。导热构架可将罐体内部空间和装置外部热交换系统结构连为一体，从而实现提高装置内部热传质的功效。导热构架实现的分层结构同时可以在不同的空间放置不同的合金粉，从而结合合金不同的储氢特性相互配合使用，大大增加了装置使用的灵活性和多用性。
图I是本实用新型的总体剖面图；图2是本实用新型外围充放氢气路系统图；图3是本实用新型内部分层导热构架图；图4是本实用新型的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明实施例I参照图1，本实用新型固态储氢装置包括外围充放氢的气路系统I、密封法兰2、外壳3、置于外壳3里的内胆4、外壳3和内胆4之间的外部循环水系统5、合理布置于内胆4里的内部分层导热构架6、合金粉容器7、固定分气阀9的卡塞8、密封法兰2上进出气口处的分气阀9。参照图3，内部分层导热构架6包括十字形导热架6-1和导热托盘6-2，十字形导热架6-1由两片具有高导热率的金属铝片按十字形卡装，在导热托盘6-2上方设置有十字形沟槽、下方设置有固定支点固定十字形导热架；内部分层导热构架6和内胆4通过在内胆4上加工沟槽加强接触。充氢时，内部空间的热量通过十字形导热架6-1和导热托盘6-2传递至内胆4，内胆4再将热量传导至外部循环水系统5进行热量散发；放氢时，燃料电池工作产生的废热可通过外壳3和内胆4之间的外部循环水系统5反馈给固态储氢装置，通过装置内胆4经过内部导热构架6传递至装置内部，从而完成装置内部高效传热；导热托盘6-2上设置有按设计分布的通气孔连接各腔室。分气阀9包括进气口、各分气口和固定槽，分气阀9连接于密封法兰2上的进气口和内部分层导热构架6上的沟槽，通过密封法兰2上的卡槽和卡塞8固定连接。密封法兰2与罐体通过螺纹加螺栓密封，气体密封垫圈和循环水密封垫圈保证装置的气密性。装置内部按三层设计组装固态储氢装置，合金粉容器7为长方形结构，以支架辅以过滤网为载体，置于分层空间内导热托盘6-2上，过滤网隔离合金粉和气路通道，按I :4的比例填装AB5型合金粉和另外一种高容量、平台压稍高的高温型合金粉，填装时，合金粉容器内并未填满合金粉，以应对其吸氢时的体积膨胀，不同的储氢合金机械粉碎至300目后放入合金粉容器进行活化，条件按难活化合金的活化条件进行活化，条件为，首先将罐体在300°C下真空泵抽2小时，然后充入30bar的氢气，保压5小时以上，然后300°C下放氢，放氢压力小于lpa，重复上述活化条件3-4次。参照图2、图4，本实用新型外围充放氢气路系统将活化好的装置连接到太阳能-氢能-燃料电池系统上。该装置前端连接在半导体光催化制氢装置上，起储氢作用，参数为3. 5-5. 0 bar，装置储氢时氢气通过充氢支路进入罐体，在罐体内经过分气阀9以及通气孔到达各腔室给合金粉充氢，充氢时由冷却水系统通过装置内、外热传质机构给装置散热；该装置的后端连接在燃料电池系统上，燃料电池工作需要装置放氢时，合金粉释放的氢气同样通过通气孔以及分气阀9到达外围放氢支路，然后通过调节放氢支路上集成的阀门 1-1、流量控制器1-2、减压阀1-3、压力表1-4来得到燃料电池需要的氢源。
权利要求1.一种集成内部分层导热构架的固态储氢装置，包括罐体、充放氢的气路系统、密封法兰、夕卜壳、置于外壳里的内胆、夕卜壳和内胆之间的外部循环水系统、合理布置于内胆里的内部分层导热构架、置于分层空间内导热托盘上的合金粉容器和法兰上进出气口处的分气阀、固定分气阀用的卡塞，其特征是内部导热构架由十字形导热架和导热托盘组成，十字形导热架通过两片高导热的金属片按十字形卡装，导热托盘的上方设置有十字形沟槽、下方设置有固定支点固定十字形导热架，内部导热构架和内胆通过在内胆上设置的沟槽加强接触，在装置的进出气口位置设计安装分气阀，分气阀连接于密封法兰上的进气口和最上方的十字形导热架上的沟槽，上、下通过卡槽连接，分气阀和导热托盘上的通气孔将进出气口和各腔室连接起来。
2.根据权利要求I所述的固态储氢装置，其特征是所述的分气阀包括进气口、各分气口和固定槽，连接与密封法兰上的进气口和内部分层导热构架，通过上卡槽和下卡槽连接。
3.根据权利要求I所述的固态储氢装置，其特征是所述的气路系统包括充氢支路和放氢支路，放氢支路上设有集成阀门、减压阀、流量控制器和压力表。
4.根据权利要求I所述的固态储氢装置，其特征在于所述的导热托盘上方设置有十字形沟槽，下方设置有固定支点。
5.根据权利要求I所述的固态储氢装置，其特征在于所述合金粉容器为长方形结构，以支架辅以过滤网为载体，置于分层空间内导热托盘上，过滤网隔离合金粉和气路通道。
6.根据权利要求I所述的固态储氢装置，其特征在于所述分气阀的各分气口垂直于进气口均匀分布于分气阀四周。
专利摘要本实用新型公开了一种集成内部分层导热构架的固态储氢装置，包括罐体、充放氢的气路系统、外部循环水系统、内部分层导热构架、合金粉容器和分气阀，其特征是内部导热构架由十字形导热架和导热托盘组成，十字形导热架通过两片高导热的金属片按十字形卡装，导热托盘的上方设置有十字形沟槽、下方设置有固定支点固定十字形导热架，内部导热构架和内胆通过在内胆上设置的沟槽加强接触，在装置的进出气口位置设计安装分气阀，分气阀连接于密封法兰上的进气口和最上方的十字形导热架上的沟槽，上、下通过卡槽连接，分气阀和导热托盘上的通气孔将进出气口和各腔室连接起来。本实用新型安全可靠，工作范围宽，能适用不同的储氢合金粉，效率高。
文档编号F17C1/00GK202510969SQ20122006273
公开日2012年10月31日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者周治德, 时念雷, 李桂银, 王仲民, 经子军, 苏泉榕 申请人:桂林电子科技大学