一种高温储氢合金的活化及充放氢装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于高温储氢合金的活化以及充氢放氢的装置。
【背景技术】
[0002]氢能作为一种二次新能源，正在受到全球科学家的热切关注。随着氢燃料电池汽车、便携式电源及备用电源技术的进步和发展，氢作为可移动的能源载体更加广泛被使用，因此，氢的储存和运输问题日益突出。目前，氢的存储方式十分有限。气体压缩的方式使用方便，但体积大压力高存储密度低，且具有危险性；液态储氢虽储存能量密度高，但需要绝热保温且耗能大。金属合金材料储氢皆有二者之优点，又相对安全节能方便。但也有缺点，存储能量的重量密度低。为了解决这一问题，科学技术人员寻找到了存储能量密度更高的储氢合金，如镁基合金。其存储氢的重量密度是一般AB5型储氢合金的2-3倍甚至更高。它的出现为存储氢又增加了一种解决方案。但它的特性要求其在初始使用时要经过高温(300-400°C )活化，即使在使用时也需要在较高温度下进行充放氢，而不是在室温下进行。
[0003]中国发明专利CN1499124A和实用新型专利CN 2531231Y所提供的活化充氢方法都是在室温下进行的，没有高温加热控制装置，不适用于高温储氢合金的活化和充放氢。中国专利CN102838083A所提供的是一种热致吸放氢的装置。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术不能用于高温储氢合金活化和充氢放氢的缺点，提出一种可用于400°C以下的高温储氢合金材行活化和充氢放氢的装置。
[0005]本发明由仓体、温度测控器、真空泵、氢气瓶、气体分配控制器和冷却空气泵组成。
[0006]温度测控器是为仓体提供加热电源、温度测量及温度控制的仪器，它通过电源线和温度控制线与埋在仓体的管形加热器内的温度探头相连接；真空泵通过气体分配控制器的抽气口和待活化和充氢放氢的储氢容器连接，为所述的储氢容器提供负压源，抽去储氢容器中的空气，使氢气不与空气混合。氢气瓶通过气体分配控制器的进气口和置于仓体内的储氢容器连接，为储氢容器提供氢气；冷却空气泵与仓体外壳上的进气口连接，冷却空气泵受温度测控器的控制为仓体提供冷却气体。
[0007]所述的气体分配控制器控制所述的储氢容器高压氢气的双向通断，以及氢气的流量。并且，气体分配控制器控制真空泵，为储氢容器提供负压。
[0008]仓体是一个为待活化和吸放氢的储氢容器提供加热、冷却和保温的管状容器，为多层结构的管形体，由内管、外环形挡板、绝热环形挡板、进气口、管形加热器、保温层和外壳组成，内管中放置需要进行活化或充氢放氢的储氢容器。
[0009]所述仓体内管的外壁的中间部分沿圆周方向均布有轴向加工的通气沟槽，内管两端的外壁加工有环形沟槽，管形加热器紧贴于内管外壁沟槽外；保温层包裹在管形加热器的外层。
[0010]所述的内管为仓体的最内层，用导热良好的铜或铝等金属材料加工而成。该内管内孔的内径和长度根据放置在仓体内管内的储氢容器的尺寸设计，以使储氢容器放置在内管中的加热区范围之内。内管内径的尺寸应大于储氢容器外径尺寸，以便于热量的传导。
[0011]所述内管两个的端部上均套有外环形挡板和绝热环形挡板，外环形挡板和绝热环形挡板与内管外璧、外壳内璧在内管的两端组成两个环形气腔，一个为进气环形气腔，一个为出气环形腔。
[0012]所述内管的外壁圆周的轴向方向上开有通气沟槽，通气沟槽沿内管外壁圆周均匀分布。从冷却空气泵泵出的冷却气体在温度测控器的控制下进入仓体外壳上的进气口，通过所述的进气环形腔，再沿内管外壁轴向的通气沟槽进入出气环形气腔，从仓体外壳上的出气口排出。冷却气体通过冷却仓体的内管来冷却储氢容器。位于内管外壁的通气沟槽外周的管形加热器由绝缘材料包裹的电阻发热体构成。管形加热器内设有温控探头，温控探头埋设在包裹电阻发热体的绝缘材料中，该温控探头的连接线与温度测控器相连。根据温控探头采集的温度数据，温度测控器控制管形加热器的通断。管形加热器的外层包裹有由石棉或玻璃纤维组成的管形保温层，保温层使管形加热器所产生的热量更多地集中在内管上而不向外扩散。位于仓体最外层的外壳用于保护保温层及整个仓体。
[0013]所述内管一端的端口封堵有绝热块，使内管内的温度不向外散发。若装有储氢合金的储氢容器是管状容器，内管中的储氢容器两端的端口都有连接管路通过，则可去除绝热块。放在仓体内管内的储氢容器的容器口装有耐高温的阀门，该阀门通过连接管与外设的气体分配控制器连接。
[0014]本发明的工作过程如下:
[0015]储氢容器中的高温储氢合金在首次使用前需要进行活化。当储氢容器中的高温储氢合金需要活化时，先启动真空泵，将储氢容器中的空气抽出。到达一定的真空度后，停止抽真空，关闭真空泵及相应的阀门，打开氢气瓶，使氢气通过气体分配控制器相应的管路和阀门进入储氢容器。通过设定气体分配控制器中的氢气压力，使储氢容器中的氢气压力升高到高温储氢合金活化所需的压力并保压，等待高温储氢合金活化。同时，由温度测控器通过仓体中的管形加热器将储氢容器中的高温储氢合金加热到该合金所需的活化温度并保温，当储氢容器中的高温储氢合金同时满足该高温储氢合金所需要的压力和温度条件后。经过一定的时间，储氢容器中的高温储氢合金在设定的压力和温度下开始活化并吸收氢气，达到了活化高温储氢合金的目的。
[0016]当装有高温储氢合金的储氢容器处于已活化状态需要充或放氢气时，首先由温度测控器通过仓体中的管形加热器加热内管，使储氢容器中的高温储氢合金加热到该合金所需的充或放氢气的温度，然后根据该合金吸或放氢气的要求进行充或放氢气。由于已活化的储氢容器中的高温储氢合金在充氢气过程，即合金处于吸收氢气时是放热过程，需要通过温度测控器启动冷却空气泵，将室温的空气导入仓体外壳上的进气口，进入由环形挡板、绝热环形挡板和内管外管壁共同构成的进气环形腔，分散气流后，气体沿内管外壁上的轴向通气沟槽从仓体外壳上另一端的出气环形腔及出气口排出，冷却气体通过冷却内管来冷却储氢容器。同时受温度测控器的控制，储氢容器保持所需要的温度，使储氢容器中的高温储氢合金吸收氢气。高温储氢合金在释放氢气时是吸热过程，这时温度测控器通过仓体中的管形加热器将储氢容器中的高温储氢合金加热到该储氢合金需要释放氢气的温度并保温，直到放氢过程完成。从储氢容器中放出的氢气可排空或供给需要氢气的设备。
【附图说明】
[0017]图1本发明结构组成框图；
[0018]图2仓体外观示意图；
[0019]图3仓体内部结构轴向剖面示意图；
[0020]图4仓体内部结构径向剖面示意图；
[0021 ] 图中:I仓体，2温度测控器，3真空泵，4氢气瓶，5气体分配控制器，6冷却空气泵，101内管，102进气环形腔，103外环形挡板，104进气口，105绝热环形挡板，106管形加热器，107保温层，108外壳，109绝热堵块，110储氢容器，111出气环形腔，112出气口，113温控探头，114阀门，115连接管。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图和【具体实施方式】进一步说明本发明。
[0023]如图1所示，本发明由仓体1、温度测控器2、真空泵3、氢气瓶4、气体分配控制器5和冷却空气泵6组成。温度测控器2为仓体I提供加热电源、测量温度及控制温度，温度测控器2与仓体I通过电源线和温度探头线相连接。真空泵3为待活化和充氢放氢的储氢容器110110提供负压源，抽除储氢容器中的空气，使氢气不与空气混合。真空泵3通过气体分配控制器5的管道和所述的储氢容器110连接；氢气瓶4为储氢容器110提供氢气，氢气瓶4通过气体分配控制器5与储氢容器110用管道连接；冷却空气泵6与仓体I外壳上的进气口连接，冷却空气泵6受温度测控器2的控制为仓体I提供冷却气体。
[0024]所述的气体分配控制器5的一端通过管道与氢气瓶4连接，气体分配控制器5的另一端通过管道连接置于仓体I内的储氢容器110。气体分配控制器5控制储氢容器110高压氢气的双向通断，并控制氢气的流量；气体分配控制器5的另一个功能是控制真空泵3，为待活化和充氢放氢的储氢容器110提供负压即抽真空。
[0025]仓体I是一个为待活化和充氢放氢的储氢容器110提供加热、冷却和保温的管状容器，为多层结构，由内