一种用于镁基储氢的固态储氢罐

本发明涉及氢气储存技术领域，尤其涉及一种用于镁基储氢的固态储氢罐。

背景技术：

氢能作为清洁高效的二次能源得到了人们的高度重视和广泛研究，已实用化的储氢方式主要有三种：高压气态储氢、低温液氢储罐以及基于储氢材料的固态储氢；

固态储氢技术是利用氢气与储氢材料的反应来实现氢气的储存，与其他储氢方式相比，固态储氢技术具有储氢密度高、压力低、安全性好、氢气纯度高等优点，是储氢技术发展的一个重要方向，由于固态储氢形式在充放氢气过程中，伴随较大强度的热量传递，若不及时散热与加热均会影响充放氢过程的持续进行，并且吸收氢之后会出现体积膨胀，可能会对罐体造成集中应力损伤，现有罐体对此危害没有有效的防护措施。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有技术中应力集中且能量无法回收利用的问题，而提出的一种用于镁基储氢的固态储氢罐。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于镁基储氢的固态储氢罐，包括罐体，所述罐体的底部固定有换热箱，所述换热箱的底部固定有底座，所述换热箱内部设有换热机构，所述底座底部设有行走机构，所述罐体的侧壁固定有泄压箱，所述罐体的侧壁贯穿固定有多个吸氢管，每个所述吸氢管的侧壁均贯穿插设有补气管，每个所述吸氢管上均设有推进控温机构，所述罐体的侧壁通过螺栓固定有密封板，所述泄压箱的内部设有泄压降温机构，所述罐体的侧壁开设有两个转移腔，所述转移腔的内部设有热转移机构，所述罐体的上端固定有充气口。

在上述的用于镁基储氢的固态储氢罐中，所述推进控温机构包括与吸氢管内壁密封滑动连接得到滑块，所述滑块的侧壁固定有压杆，所述吸氢管的外壁对称固定有水冷管和蒸发管，所述水冷管的侧壁贯穿固定有集水管，所述蒸发管的侧壁贯穿固定有集气管。

在上述的用于镁基储氢的固态储氢罐中，所述泄压降温机构包括与泄压箱内壁密封滑动连接的推板，所述推板与泄压箱内壁共同连接有复位弹簧，每个所述压杆均与推板相固定，每个所述水冷管的侧壁均贯穿插设有输水管，每个所述输水管均与推板贯穿密封滑动连接。

在上述的用于镁基储氢的固态储氢罐中，所述热转移机构包括固定于转移腔内壁的转移管，所述转移腔的内壁固定有发电机，所述发电机的主轴贯穿转移管并固定有转叶。

在上述的用于镁基储氢的固态储氢罐中，所述换热机构包括固定于换热箱内壁的隔板，所述隔板的侧壁贯穿固定有加热棒，所述转移管贯穿换热箱顶部与换热箱内部连通。

在上述的用于镁基储氢的固态储氢罐中，所述行走机构包括固定于底座底部的电动机，所述电动机为双头伺服电机，所述电动机的两个输出轴均固定有转轴，两个所述转轴的端部均贯穿底座的侧壁并固定有滚轮，所述底座的侧壁固定有电池。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明中，通过设置补气管，氢气进入罐体以后将穿过吸氢管从而与吸氢管内部的吸氢材料发生反应，从而实现对氢气的吸收储存，同时部分氢气由补气管直接进入到吸氢管的中心位置，从而使得吸氢管内部的吸氢材料能够快速的储存氢气，提高吸氢的效率；

2、本发明中，通过设置多个吸氢管，吸氢过程伴随的体积增大，将会挤压滑块，使其推动压杆移动让位，从而使得体积变化过程产生的压力可控，吸氢管的有效分布，使得实际压力得以均匀分布，从而有效避免罐体受力不均，能够避免吸氢材料在吸氢膨胀过程中产生应力集中而造成罐体损伤；

3、本发明中，通过设置压杆，在吸氢引起的膨胀过程中，推板将受到压杆的推动而移动，并且导致复位弹簧不断收缩，使得推板所受的压力不断变大，使得压杆所受到的压力时刻发生变化，时刻的压力变化，将使其不断产生电能，从而储存在电池中，便于后续利用，将能力有效的转化，得到节能的目的；

4、本发明中，在气化后的二氯甲烷和吸热后的冷却液流经转移管时，均会冲击对应的转叶，从而带动发电机的主轴转动，进而实现能量的转换，将热能转化为动能继而转为电能进行储存，便于后续利用，达到节能的目的；

5、本发明中，在吸氢和放氢的过程中，热量的转移均时全面进行，不会出现热量集聚，从而使得吸氢和放氢过程吸氢材料均匀变化，从而降低应力集中的风险，使得吸氢材料本身不会受损，从而降低整体的使用成本，同时也提高整体的安全性，并且吸放热过程与氢气转化过程同步进行，整体的协同性更好，热量的转移更加及时有效；

6、本发明中，电动机由电池供电，从而带动滚轮转动，进而使得整个装置能够便捷的移动，使得罐体在搬运移动的过程中能够得到辅助，并且电池的电能是由吸放氢过程中的能量回收而来，能够有效的利用能量。

附图说明

图1为本发明提出的一种用于镁基储氢的固态储氢罐的结构示意图；

图2为本发明提出的一种用于镁基储氢的固态储氢罐的侧剖视图；

图3为本发明提出的一种用于镁基储氢的固态储氢罐的俯视剖视图；

图4为图3中a方向的剖视图；

图5为本发明提出的一种用于镁基储氢的固态储氢罐中转移腔部分的剖视图；

图6为本发明提出的一种用于镁基储氢的固态储氢罐中吸氢管部分的放大示意图。

图中：1罐体、2泄压箱、3吸氢管、4密封板、5补气管、6转移腔、7换热箱、8底座、9复位弹簧、10推板、11滑块、12压杆、13水冷管、14输水管、15集水管、16蒸发管、17集气管、18转移管、19发电机、20转叶、21充气口、22隔板、23加热棒、24电动机、25转轴、26滚轮、27电池。

具体实施方式

以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

实施例

参照图1-6，一种用于镁基储氢的固态储氢罐，包括罐体1，罐体1的底部固定有换热箱7，换热箱7的底部固定有底座8，换热箱7内部设有换热机构，底座8底部设有行走机构，罐体1的侧壁固定有泄压箱2，罐体1的侧壁贯穿固定有多个吸氢管3，每个吸氢管3的侧壁均贯穿插设有补气管5，吸氢管3和补气管5表面均设有多个细孔，或直接由透气材料制成，氢气能够直接穿过其侧壁，每个吸氢管3上均设有推进控温机构，罐体1的侧壁通过螺栓固定有密封板4，泄压箱2的内部设有泄压降温机构，罐体1的侧壁开设有两个转移腔6，转移腔6的内部设有热转移机构，罐体1的上端固定有充气口21。

推进控温机构包括与吸氢管3内壁密封滑动连接得到滑块11，滑块11的侧壁固定有压杆12，吸氢管3的外壁对称固定有水冷管13和蒸发管16，水冷管13的侧壁贯穿固定有集水管15，每个集水管15均将相邻的两个水冷管13连通，蒸发管16的侧壁贯穿固定有集气管17，集气管17与集水管15相同设置，蒸发管16内部填充二氯甲烷溶液用于快速吸热。

泄压降温机构包括与泄压箱2内壁密封滑动连接的推板10，推板10与泄压箱2内壁共同连接有复位弹簧9，每个压杆12均与推板10相固定，每个水冷管13的侧壁均贯穿插设有输水管14，每个输水管14均与推板10贯穿密封滑动连接，泄压箱2内部填充有冷却液，推板10移动将挤压冷却液流动进入输水管14中。

热转移机构包括固定于转移腔6内壁的转移管18，最边缘的集水管15和集气管17将直接插入对应的转移管18中，转移腔6的内壁固定有发电机19，发电机19的主轴贯穿转移管18并固定有转叶20，发电机19的电能将得到储存，换热机构包括固定于换热箱7内壁的隔板22，隔板22的侧壁贯穿固定有加热棒23，转移管18贯穿换热箱7顶部与换热箱7内部连通，隔板22将换热箱7分隔为两部分，一部分填充冷却液，一部分填充二氯甲烷溶液，加热棒23能够同时对两者进行加热。

行走机构包括固定于底座8底部的电动机24，电动机24为双头伺服电机，电动机24的两个输出轴均固定有转轴25，两个转轴25的端部均贯穿底座8的侧壁并固定有滚轮26，底座8的侧壁固定有电池27，发电机19产生的电能将直接储存至电池27中，电动机24由电池27供电，从而带动滚轮26转动，进而使得整个装置能够便捷的移动，使得罐体1在搬运移动的过程中能够得到辅助，并且电池27的电能是由吸放氢过程中的能量回收而来，能够有效的利用能量。

本发明中，在需要储氢时，向各个吸氢管3中放入吸氢材料，然后由螺栓固定密封板4，使得各个吸氢管3均被封闭，然后由充气口21充入氢气，氢气进入罐体1以后将穿过吸氢管3从而与吸氢管3内部的吸氢材料发生反应，从而实现对氢气的吸收储存，同时部分氢气由补气管5直接进入到吸氢管3的中心位置，从而使得吸氢管3内部的吸氢材料能够快速的储存氢气，提高吸氢的效率；

吸氢过程伴随的热量释放将会使蒸发管16内部的二氯甲烷溶液升温，从而使得吸氢过程热量得以有效的扩散，同时吸氢过程伴随的体积增大，将会挤压滑块11，使其推动压杆12移动让位，从而使得体积变化过程产生的压力可控，能够避免吸氢材料在吸氢膨胀过程中产生应力集中而造成罐体1损伤，吸氢管3的有效分布，使得实际压力得以均匀分布，从而有效避免罐体1受力不均；

在吸氢引起的膨胀过程中，推板10将受到压杆12的推动而移动，并且导致复位弹簧9不断收缩，使得推板10所受的压力不断变大，使得压杆12所受到的压力时刻发生变化，由于压杆12由压电陶瓷制成，时刻的压力变化，将使其不断产生电能，从而储存在电池27中，便于后续利用，将能力有效的转化，得到节能的目的；

在推板10移动的过程中将会挤压泄压箱2内部的冷却液，使得冷却液受压进入到输水管14中，继而进入各个水冷管13中，转而进入对应的转移管18中，使得水冷管13中不断由冷却液流动，进而使得水冷管13能够不断的吸收吸氢过程产生的热量，从而保证吸氢过程罐体1内部温度正常，从而提高吸氢效率，同时蒸发管16内部的二氯甲烷在吸热达到气化温度时，将会气化进入到对应的转移管18中，通过自身气化快速扩散热量，到达降温目的；

在气化后的二氯甲烷和吸热后的冷却液流经转移管18时，均会冲击对应的转叶20，从而带动发电机19的主轴转动，进而实现能量的转换，将热能转化为动能继而转为电能进行储存，便于后续利用，达到节能的目的；

吸热后的流体进入到换热箱7中，实现与外部环境的热量交换，在需要放氢时，启动加热棒23，使其加热已经冷却的二氯甲烷和冷却液，使其温度升高，二氯甲烷将会率先气化从而经转移管18回到蒸发管16中，进而将热量传递给吸氢管3，使得吸氢管3内部的吸氢材料得以放氢，放氢过程将会伴随体积的缩减，进而使得推板10在复位弹簧9的弹力作用下逐步复位，而推板10的密封滑动将会抽吸冷却液，使得冷却液在压力作用下沿转移管18及水冷管13回到泄压箱2中，此时的冷却液已经得到充分的加热处理，因此流动过程中会将热量充分传递给吸氢管3中的吸氢材料，从而使得放氢过程得以顺利进行；

在吸氢和放氢的过程中，热量的转移均时全面进行，不会出现热量集聚，从而使得吸氢和放氢过程吸氢材料均匀变化，从而降低应力集中的风险，使得吸氢材料本身不会受损，从而降低整体的使用成本，同时也提高整体的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。