固态储氢容器的制作方法

本发明涉及一种氢能源领域的技术方案，特别涉及一种固态储氢容器。

背景技术：

现有固态储氢容器绝大部分采用钢管或钢板制成管状壳体，然后通过端盖与接头等部件焊接制成，并且需要多个储氢罐并联连接，才能提高满足需求的氢气存储量。

又由于储氢材料在吸放氢时会释放或吸收大量热能，因此现有结构的管壳式固态储氢容器还需通过在内部安装换热液体流道结构或直接通过罐体外表面作为传热界面。

但是这类管壳式容器由于壳体、端盖、接头连接密封都依靠焊接解决密封问题，可是多个储氢罐并联连接将导致部件数量大增，过多的焊接部位不但提高了生产成本，更容易出现各种气密性问题，也不便于日常的检修，为此急需一种能够解决此问题的技术方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种固态储氢容器，以解决现有技术部件过多，从而导致生产困难、以及密封性较差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种固态储氢容器，包括容器主体、端盖、进液口、出液口、进气口和出气口；所述容器主体内设有多条储氢管道和多条冷却管道，所述储氢管道和所述冷却管道均将所述容器主体相对的两端贯通，多条所述储氢管道之间连接导通，且每条所述储氢管道至少与一条所述冷却管道相邻排列布置；所述容器主体相对的两端均安装有所述端盖，所述端盖朝向所述容器主体的表面设有导流通道，所述导流通道与所述储氢管道互不相通，每条所述冷却管道相对的两端均分别与两所述端盖上的所述导流通道导通，以使多条所述冷却管道之间连接导通；所述进液口与其中一条所述导流通道连接导通，所述出液口与相同或另一条所述导流通道导通；所述进气口与其中一条所述储氢管道连接导通，所述出气口与相同或另一条所述储氢管道导通。

在其中一个实施例中，所述进气口与一所述储氢管道的一端密封连接，所述出气口与一所述储氢管道的一端密封连接，其余各所述储氢管道的每端均安装有密封盖，所述密封盖封堵于所述储氢管道与所述端盖之间。

在其中一个实施例中，所述储氢导通的端口内壁设有凸台，所述密封盖与所述凸台抵接。

在其中一个实施例中，多条所述储氢管道呈矩阵排列布置，至少有部分所述冷却管道以同时与四条所述储氢管道相邻的方式布置。

在其中一个实施例中，所述冷却管道包括主冷却管道和副冷却管道，所述主冷却管道以同时与四条所述储氢管道相邻的方式布置，所述副冷却管道与所述容器主体的外表面相邻布置，所述副冷却管道以同时与两条所述储氢管道相邻的方式布置。

在其中一个实施例中，相邻的两条所述储氢管道之间呈并排布置，每条所述储氢管道的管壁上均设有通孔，所述通孔将相邻的所述储氢管道连接导通。

在其中一个实施例中，每条所述储氢管道相对的两端均设有所述通孔。

在其中一个实施例中，所述容器主体侧壁上设有多个加工孔，所述加工孔贯通所述容器主体的内外，每个所述加工孔内安装有封堵件，所述储氢管道在与所述加工孔对准的位置设有所述通孔。

在其中一个实施例中，所述端盖包括第一端盖和第二端盖，所述导流通道包括第一导流通道、第二导流通道和第三导流通道；所述第一导流通道设于所述第一端盖上，所述第一导流通道与所有所述冷却管道导通；所述第二导流通道和所述第三导流通道设于所述第二端盖上，所述第二导流通道与所述第三导流通道互不导通；所述第二导流通道与一部分所述冷却管道导通，所述第二导流通道还与所述进液口连接导通；所述第三导流通道与其余的所述冷却管道导通，所述第三导流通道还与所述出液口连接导通，以使经所述进液口输入的冷却液需要流经所有冷却管道后才能经所述出液口输出。

在其中一个实施例中，所述进液口、所述出液口、所述进气口和所述出气口均设于所述第二端盖上，所述进气口和所述出气口分别与不同的所述储氢管道连接导通。

本发明的有益效果如下：

由于所述容器主体内设有多条储氢管道和多条冷却管道，所述容器主体相对的两端均安装有所述端盖，所以本发明的冷却、存储结构均内置于容器主体的内部，焊接部位仅存在端盖与容器主体之间，其部件数量和焊接部位均大幅减少，不但降低了生产难度和提高了密封性能，使得固态储氢容器的安全系数得以提高，还便于日后维护检修，为固态储氢技术的发展带来了重要帮助。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明固态储氢容器第一个实施例的结构示意图；

图2是图1的拆解结构示意图；

图3是储氢管道和冷却管道的排列方式示意图一；

图4是储氢管道和冷却管道的排列方式示意图二；

图5是本发明固态储氢容器第二个实施例的容器主体结构示意图；

图6是本发明固态储氢容器第三个实施例的容器主体结构示意图；

图7是本发明固态储氢容器第四个实施例的容器主体结构示意图；

图8是本发明固态储氢容器第五个实施例的拆解结构示意图；

图9是图8的第一端盖结构示意图；

图10是图8的第二端盖结构示意图；

图11是本发明固态储氢容器第六个实施例的拆解结构示意图；

图12是本发明固态储氢容器第七个实施例的拆解结构示意图；

图13是本发明固态储氢容器第八个实施例的结构示意图；

图14是本发明三个固态储氢容器并联的结构示意图；

图15是本发明四个固态储氢容器并联的结构示意图。

附图标记如下：

10、容器主体；11、储氢管道；12、冷却管道；121、主冷却管道；122、副冷却管道；13、通孔；14、加工孔；15、封堵件；16、凸台；

20、端盖；201、第一端盖；202、第二端盖；21、导流通道；211、第一导流通道；212、第二导流通道；213、第三导流通道；22、排气口；

31、出液口；32、进液口；

41、进气口；42、出气口；

50、密封盖；

61、进气接头；62、出气接头；

70、多体支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明所述固态储氢容器的第一个实施例如图1和图2所示，包括容器主体10、端盖20、进液口32、出液口31、进气口41和出气口42。

有关所述容器主体10，容器主体10内设有多条储氢管道11和多条冷却管道12，储氢管道11和冷却管道12均将容器主体10相对的两端贯通，多条储氢管道11之间连接导通，且每条储氢管道11至少与一条冷却管道12相邻排列布置。

具体的，此时储氢管道11为九条，冷却管道12为四条，九条储氢管道11呈矩阵排列布置为九宫格状，而每条冷却管道12均设于四条储氢管道11之间，从而实现一条冷却管道12为四条储氢管道11进行散热的目的；此布置方式的好处在于能够提高各管道之间的结构紧凑性，并尽可能减少了冷却管道12的设置数量，若日后需要设计储氢管道11更多的方案，只需满足多条储氢管道11呈矩阵排列布置，至少有部分冷却管道12以同时与四条储氢管道11相邻的方式布置，同样能够获得相同的有益效果。

当然，储氢管道11和冷却管道12的排布方式并不仅限于上述例子，如图3所示，此时储氢管道11为四条，冷却管道12为三条，储氢管道11和冷却管道12从左往右交替布置，以使得储氢管道11和冷却管道12均布置于同一平面上；又可如图4所示，此时两条储氢管道11在上方并排布置，两条冷却管道12在下方并排布置，且每条储氢管道11分别与一条冷却管道12上下相邻布置；即本领域技术人员根据具体需求对储氢管道11和冷却管道12的设置方式进行调整便可。

另外，多条储氢管道11之间的连接导通具有多种实现方式，譬如可在容器主体10内设置连接管路，连接管路的两端分别与两储氢管道11连接导通，此时只需避免连接管路与冷却管道12交错接通便可。

但是为了简化容器主体10的内部结构，可设置相邻的两条储氢管道11之间呈并排布置，每条储氢管道11的管壁上均设有通孔13，通孔13将相邻的储氢管道11连接导通；具体的，在水平方向上，通孔13将其左右两侧的储氢管道11连接导通，在竖直方向上，通孔13将其上下两侧的储氢管道11导通，而且此时只需第二列的储氢管道11实现上下导通，便可实现九条储氢管道11之间的相互导通，以此减少通孔13的设置数量。

有关所述端盖20，容器主体10相对的两端均安装有端盖20，端盖20朝向容器主体10的表面设有导流通道21，导流通道21与储氢管道11互不相通，每条冷却管道12相对的两端均分别与两端盖20上的导流通道21导通，以使多条冷却管道12之间连接导通。

具体的，此时导流通道21的设置轨迹应绕开储氢管道11，这将使得导流通道21与储氢管道11互不相对，然后利用端盖20的表面对储氢管道11的端口进行封盖后，便可实现导流通道21与储氢管道11的互不相通。

而由于多条冷却管道12之间连接通过导流通道21连接导通，所以当冷却管道12内装载有冷却液时，冷却液便能够在各条冷却管道12之间循环流动，以此实现对多条储氢管道11的冷却散热。

有关所述进液口32和出液口31，此实施例将进液口32与一个端盖20上的导流通道21连接导通，将出液口31与另一个端盖20上的导流通道21导通，由于冷却管道12实现了两端盖20上导流通道21的导通，所以经进液口32输入的冷却液必然能够经出液口31输出。

但需要指出，进液口32和出液口31并非必须分别设于两个端盖20上，即使进液口32和出液口31均设于同一个端盖20上，但由于每条冷却管道12的两端均与两端盖20上的导流通道21导通，所以进液口32依然能够对各条冷却管道12输送冷却液，出液口31依然能够从各条冷却管道12抽取冷却液进行输出，即只需确保进液口32与其中一条导流通道21连接导通，出液口31与相同或另一条所述导流通道21导通，便可实现冷却液的正常流转。

有关所述进气口41和出气口42，此实施例将进气口41和出气口42分别设于两端盖20上，并且进气口41和出气口42分别与不同的储氢管道11连接导通，由于各储氢管道11之间相互导通，所以经进气口41输入的氢气必然能够流进至各个储氢管道11内存储，而且各个储氢管道11内存储的氢气也必然能够通过出气口42进行输出。

但需要指出，进气口41和出气口42并非必须分别与不同的储氢管道11连接导通，譬如也可将进气口41和出气口42分别与同一条储氢管道11相对的两端连接导通，此时经进气口41输入的氢气依然能够输送至各储氢管道11内，各储氢管道11内存储的氢气依然能够经出气口42进行输出，即只需确保进气口41与其中一条储氢管道11连接导通，出气口42与相同或另一条储氢管道11导通，便可实现氢气的正常流转。

在对本发明所述固态储氢容器进行应用时，氢气经进气口41输入至各条储氢管道11内进行存储，或储氢管道11内的氢气经出气口42进行输出，由于冷却液经进液口32输入至各条冷却管道12内，并经出液口31进行输出，即冷却液在吸收储氢管道11的热量后能够及时排出，以确保散热的及时。

相对于现有技术，本发明的冷却、存储结构均内置于容器主体10的内部，焊接部位仅存在端盖20与容器主体10之间，其部件数量和焊接部位均大幅减少，不但降低了生产难度和提高了密封性能，使得固态储氢容器的安全系数得以提高，还便于日后维护检修，为固态储氢技术的发展带来了重要帮助。

本发明所述固态储氢容器的第二个实施例如图5所示，其与第一个实施例的区别在于，冷却管道12包括主冷却管道121和副冷却管道122，主冷却管道121以同时与四条储氢管道11相邻的方式布置，副冷却管道122与容器主体10的外表面相邻布置，副冷却管道122以同时与两条储氢管道11相邻的方式布置。

具体的，此时储氢管道11为九条，主冷却管道121为四条，副冷却管道122为八条，四条主冷却管道121设于九条储氢管道11的内部间隙处，八条副冷却管道122与外侧八条储氢管道11的外侧相邻布置。

此布置方式的好处在于能够确保每条冷却管道12均能对两条储氢管道11进行散热，并且在不大幅增减冷却管道12数量的前提下，实现了储氢通道的多侧同时散热。

本发明所述固态储氢容器的第三个实施例如图6所示，其与第二个实施例的区别在于，每条储氢管道11相对的两端均设有通孔13，即在相邻的两储氢管道11之间，其前后两端均能够实现连接导通，从而加快储氢管道11之间的氢气交换效率，即提高了氢气的填充存储效率和氢气的输出效率。

本发明所述固态储氢容器的第四个实施例如图7所示，其与第三个实施例的区别在于，容器主体10侧壁上设有多个加工孔14，加工孔14贯通容器主体10的内外，每个加工孔14内安装有封堵件15，储氢管道11在与加工孔14对准的位置设有通孔13。

具体的，此实施例的加工孔14有八个，三个加工孔14设于容器主体10左侧壁的前端，此三个加工孔14分别与容器主体10前端上中下三个水平面上的通孔13相互对准；另外三个加工孔14设于容器主体10左侧的后端，此三个加工孔14分别与容器主体10后端上中下三个水平面的通孔13相互对准；最后两个加工孔14分别设于容器主体10顶面的前后两端，一个加工孔14与容器主体10前端竖直方向的三个通孔13相互对准，一个加工孔14与容器主体10后端竖直方向的三个通孔13相互对准。

设置加工孔14的目的在于降低加工难度，因为在开设加工孔14口，钻头等设备便可伸进储氢管道11内，从而实现对多条储氢管道11的钻孔加工，以此形成通孔13；而在加工制成通孔13后，只需加工孔14焊接固定封堵件15，便可确保固态储氢容器的密封性不会下降。

本发明所述固态储氢容器的第五个实施例如图8至图10所示，其与第四个实施例的区别在于，端盖包括第一端盖201和第二端盖202，导流通道包括第一导流通道211、第二导流通道212和第三导流通道213；第一导流通道211设于第一端盖201上，第一导流通道211与所有冷却管道12导通；第二导流通道212和第三导流通道213设于第二端盖202上，第二导流通道212与第三导流通道213互不导通；第二导流通道212与一部分冷却管道12导通，第二导流通道212还与进液口32连接导通；第三导流通道213与其余的冷却管道12导通，第三导流通道213还与出液口31连接导通，以使经进液口32输入的冷却液需要流经所有冷却管道12后才能经出液口31输出。

具体的，此时第一导流通道211包括四条水平流道和一条竖直流道，四条水平流道从上往下间隔排列布置，竖直流道则将四条水平流道连接导通，第一导流通道211采用如此设计后，便实现了与多条冷却管道12同时导通的目的。

第二导流通道212包括两条水平流道和一条竖直流道，两条水平流道从上往下间隔排列布置，竖直流道则将两条水平流道连接导通，第二导流通道212采用如此设计后，便实现与上部冷却管道12同时导通的目的。

第三导流通道213包括两条水平流道和一条竖直流道，两条水平流道从上往下间隔排列布置，竖直流道则将两条水平流道连接导通，第三导流通道213采用如此设计后，便实现与下部冷却管道12同时导通的目的。

所以当冷却液经进液口32输入后，冷却液将经第二导流通道212输入至上方的冷却管道12内，然后冷却液在经第一导流通道211移动至下方的冷却管道12内，最后冷却液便会进行第三导流通道213，并经出液口31进行输出。

采用此设置方式的好处在于能够确保冷却液必须流经所有冷却管道12，即控制了冷却液的流动方向，为冷却液流动散热的有效性提供了重要保障。

本发明所述固态储氢容器的第六个实施例如图11所示，其与第五个实施例的区别在于，进液口32、出液口31、进气口41和出气口42均设于第二端盖202上，进气口41和出气口42分别与不同的储氢管道11连接导通。

此设置方式的好处在于各种进出口能够集中布置，便于进行线路、连接管理等操作，为固态储氢容器的组装、维护操作带来了极大便利。

本发明所述固态储氢容器的第七个实施例如图12所示，其与第六个实施例的区别在于，进气口41与一储氢管道11的一端密封连接，出气口42与一储氢管道11的一端密封连接，其余各储氢管道11的每端均安装有密封盖50，密封盖50封堵于储氢管道11与端盖20之间。

具体的，此时进气口41利用进气接头61与左下方的储氢管道11连接导通，并且进气接头61与储氢管道11之间为密封连接；出气口42利用出气接头62与左上方的储氢管道11连接导通，并且出气接头62与储氢管道11之间为密封连接；而密封盖50的形状与储氢管道11的端口形状相匹配，以此提高密封效果，更进一步提高了储氢管道11的气密性；而且为了便于密封盖50的安装固定，可在储氢管道11的端口内壁设有凸台16，密封盖50与凸台16抵接，通过凸台16对密封盖50进行限位抵接后，更为便于密封盖50进行焊接固定。

另外，此时端盖20上还设有排气口22，排气口22与其中一条冷却管道12连接导通，所以当在冷却管道12注入冷却液时，冷却管道12内的空气便可经排气口22排出，待空气完全排出后，再将排气口22封堵便可，以此确保冷却管道12内不存在空气。

本发明所述固态储氢容器的第八个实施例如图13所示，其与第七个实施例的区别在于，固态储氢容器为两个，两个固态储氢容器并排布置，两个固态储氢容器之间通过多体支架70焊接固定，由于多体支架70上设有螺孔，从而便于对固态储氢容器进行吊装。

上述实施例表明多个固态储氢容器之间可通过多体支架70实现连接固定，即固态储氢容器的数量并不限定，如图14所示，此时固态储氢容器为三个，三个固态储氢容器并排布置，任意两相邻的固态储氢容器之间均通过多体支架70焊接固定；又如图15所示，此时固态储氢容器为四个，四个固态储氢容器以矩阵形式布置，在水平或竖直方向上，任意两相邻的固态储氢容器之间也通过多体支架70焊接固定。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。