一种低温高压氢气储存和运输管束装置

本发明涉及低温高压储氢的，特别涉及一种低温高压氢气储存和运输管束装置。

背景技术：

1、氢是最有前途的清洁能源之一，应用潜力巨大，但现阶段储氢仍然是一个重大挑战，阻碍了氢气的广泛应用，常见的储氢方式有：

2、1、气态储氢

3、气态存储是对氢气加压，以高压气体形式储存于特定容器中。常温下高压气态储氢是应用最广泛的储氢方式，充放气速度快，目前运氢车和加氢站一般采用常温钢制压力罐运输和储存氢气。常温气态储氢最大的缺点是氢气储量小。

4、2、液态储氢

5、液态储氢是将氢气压缩成低温液体，储存在高真空的绝热容器中的储氢方法,具有很高的体积能量密度。但是由于氢气液化要消耗很大的冷却能量，增加了储氢和用氢的成本。另外液氢储存必须使用超低温条件下高度绝热的储氢容器，而绝热不完善容易导致较高的蒸发损失，所以很少使用液态储氢。

6、3、固态储氢

7、一些储氢合金如钛系、锆系、铁系及稀土系储氢合金等，可以以金属氢化物或引入金属晶格的方式储氢，在热输入条件下放氢。金属储氢安全、储氢质量密度高，可以在较低的工温度和压力下进行。但储氢合金在吸氢时放热，在放氢时需高温加热，另外合金自重大、循环性低，限制了其广泛应用。

8、4、液态有机储氢

9、液态有机物储氢技术原理是借助某些烯烃、炔烃或芳香烃等储氢剂和氢气的一对可逆反应来实现加氢和脱氢，储氢材料为液态有机物，可以实现常温常压运输，储氢量大，方便安全。但其加氢和脱氢分别是通过放热催化氢化和吸热催化脱氢反应进行的，放氢条件苛刻，需要高温、高压和催化剂，并且常常释放有机物杂质，应用并不广泛。

10、即上述的四种储氢方式均各有优劣，但是根据技术的发展需求，低温高压储氢已经成为本领域的重要研究方向；譬如在专利申请号为cn202210540454.2的技术方案中，记载了一种pd纳米颗粒多孔复合材料的制备方法及其低温和常温储氢应用，该方案便介绍了用于实现低温高压储氢的低温储氢材料，能够实现气态氢气的高效存储，但是此类低温储氢材料需要维持于低温才能确保发挥最佳效果，而目前的气态氢气均是利用压力罐进行存储，此类压力罐仅能实现常温气态储氢，并不能满足此类低温储氢材料需要维持低温的应用需求。

11、为此，研发一种能够维持低温储氢材料低温的压力罐已经成为一个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种低温高压氢气储存和运输管束装置，以解决现有压力罐无法维持低温储氢材料低温的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低温高压氢气储存和运输管束装置，包括储氢罐、冷却机构和低温储氢材料；所述储氢罐包括内胆和外壳；所述内胆设于所述外壳内部，所述内胆外壁与所述外壳内壁分离形成夹层，所述夹层内填充有绝热材料；所述外壳上设有与所述内胆内部接通的氢气进口、氢气出口和投料口；所述冷却机构包括冷却管道、冷却剂进口和冷却剂出口；所述冷却管道设于所述夹层的内部，所述冷却管道与所述内胆的外壁抵接，所述冷却管道接通所述冷却剂进口，所述冷却剂进口设于所述外壳外，所述冷却管道用于存储或循环流动冷却剂；所述低温储氢材料填充于所述内胆内。

3、在其中一个实施例中，多个所述内胆设于同一个所述外壳内，所述冷却管道同时与多个所述内胆的外壁抵接。

4、在其中一个实施例中，所述冷却管道接通有泄压管道，所述泄压管道从所述夹层内部延伸至所述外壳外部、并接通有冷却剂泄压阀。

5、在其中一个实施例中，所述外壳外设有抽真空口，所述抽真空口与所述夹层接通。

6、在其中一个实施例中，所述外壳设有温度计和压力计，所述温度计用于检测所述内胆的内部温度，所述压力计用于检测所述内胆的内部压力。

7、在其中一个实施例中，所述外壳外还设有手动排气阀，所述手动排气阀与所述内胆的内部接通。

8、在其中一个实施例中，所述内胆内设有换气滤网，所述换气滤网的过滤部位遮盖所述氢气进口、所述氢气出口和所述手动排气阀。

9、在其中一个实施例中，所述储氢罐设有内胆泄压阀，所述内胆泄压阀与所述内胆内部接通，所述内胆泄压阀置于所述内胆内部的进气处设有泄压滤网。

10、在其中一个实施例中，所述低温储氢材料为多孔材料。

11、在其中一个实施例中，所述多孔材料包括pd@ce-h-uio-66、pd@ce-uio-66或pd@h-uio-66。

12、本发明的有益效果如下：

13、由于所述冷却管道设于所述夹层的内部，所述冷却管道与所述内胆的外壁抵接，所述冷却管道用于存储或循环流动冷却剂，所述低温储氢材料填充于所述内胆内，所以在冷却管道内注入或循环流动冷却剂后，则可透过内胆实现对低温储氢材料的冷却控温处理，而所述内胆设于所述外壳内部，所述内胆外壁与所述外壳内壁分离形成夹层，所述夹层内填充有绝热材料，也确保了低温储氢材料能够在内胆内更好的维持于低温状态，从而切实解决了现有压力罐无法维持低温储氢材料低温的问题。

技术特征：

1.一种低温高压氢气储存和运输管束装置，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的低温高压氢气储存和运输管束装置，其特征在于，多个所述内胆设于同一个所述外壳内，所述冷却管道同时与多个所述内胆的外壁抵接。

3.根据权利要求1或2任一项所述的低温高压氢气储存和运输管束装置，其特征在于，所述冷却管道接通有泄压管道，所述泄压管道从所述夹层内部延伸至所述外壳外部、并接通有冷却剂泄压阀。

4.根据权利要求1或2任一项所述的低温高压氢气储存和运输管束装置，其特征在于，所述外壳外设有抽真空口，所述抽真空口与所述夹层接通。

5.根据权利要求1或2任一项所述的低温高压氢气储存和运输管束装置，其特征在于，所述外壳设有温度计和压力计，所述温度计用于检测所述内胆的内部温度，所述压力计用于检测所述内胆的内部压力。

6.根据权利要求1或2任一项所述的低温高压氢气储存和运输管束装置，其特征在于，所述外壳外还设有手动排气阀，所述手动排气阀与所述内胆的内部接通。

7.根据权利要求6所述的低温高压氢气储存和运输管束装置，其特征在于，所述内胆内设有换气滤网，所述换气滤网的过滤部位遮盖所述氢气进口、所述氢气出口和所述手动排气阀。

8.根据权利要求1或2任一项所述的低温高压氢气储存和运输管束装置，其特征在于，所述储氢罐设有内胆泄压阀，所述内胆泄压阀与所述内胆内部接通，所述内胆泄压阀置于所述内胆内部的进气处设有泄压滤网。

9.根据权利要求1或2任一项所述的低温高压氢气储存和运输管束装置，其特征在于，所述低温储氢材料为多孔材料。

10.根据权利要求1或2任一项所述的低温高压氢气储存和运输管束装置，其特征在于，所述多孔材料包括pd@ce-h-uio-66、pd@ce-uio-66或pd@h-uio-66。

技术总结
本发明公开了一种低温高压氢气储存和运输管束装置，涉及低温高压储氢的技术领域，其主要包括储氢罐、冷却机构和低温储氢材料；该储氢罐包括内胆和外壳，内胆外壁与外壳内壁分离形成夹层并填充绝热材料，以实现对低温储氢材料的保温；而该冷却机构包括冷却管道和冷却剂进口，冷却管道设于夹层的内部，冷却管道与内胆的外壁抵接，冷却管道接通冷却剂进口，冷却管道用于存储或循环流动冷却剂，并且设置低温储氢材料填充于内胆内；所以在冷却管道内填充或循环流动冷却剂后，则可通过内胆对低温储氢材料的冷却控温处理，而且低温储氢材料的低温状态还能在绝热材料的作用下实现稳定维持，从而切实解决了现有压力罐无法维持低温储氢材料低温的问题。

技术研发人员：李光琴,张亚伟
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12