一种镁基金属氢化物固态储氢装置

本发明涉及氢气储存，具体涉及一种镁基金属氢化物固态储氢装置。

背景技术：

1、氢能作为清洁高效的二次能源得到了社会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、低温液态储氢以及基于储氢材料的固态储氢。高压气态储氢的缺点一方面在于对储氢压力容器的耐高压要求较高，另一方面是在氢气压缩过程中能耗较高；低温液态储氢的缺点在于需要多段压缩冷却步骤将氢气液化，在此过程中将消耗大量能量，同时对液态氢储存容器的绝热性能要求苛刻，即需要储存容器具有良好绝热性能；而物理类固态储氢主要是在温和条件下，氢在高比表面积的材料中实现可逆吸脱附，与其他储氢方式相比，物理类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。虽然固态储氢技术在一定条件下能够实现氢的吸附，但是在室温下储氢量远低于商业化应用的水平，同时在整个氢的吸脱附过程中，吸放氢效率较低，难以满足商业化应用要求。

技术实现思路

1、本发明提供一种能够有效提高镁基金属氢化物吸放氢效率、吸放氢稳定性以及储氢量，且能够实现对吸放氢过程中热量进行有效利用的固态储氢装置。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种镁基金属氢化物固态储氢装置，包括外罐体，还包括：

4、内罐体，所述内罐体设置在外罐体内侧；

5、储氢机构，所述储氢机构沿内罐体内侧轴向分层设置，且所述储氢机构包括多个内置有储氢压块的盒式翅片组；

6、加热机构，所述加热机构沿内罐体轴向与储氢机构交错设置，用于加热储氢机构；以及

7、通氢机构，所述通氢机构沿内罐体径向设置，用于向内罐体输入氢气。

8、优选的，所述外罐体内壁设有与内罐体相贴合的隔热层，所述外罐体顶部还密封设置有端盖。

9、优选的，所述盒式翅片组包括两平行设置的安装盘以及至少两个设置在两安装盘之间且沿内罐体轴向分布的盒式翅片，所述盒式翅片包括多道平行间隔设置的横向隔板以及多道平行间隔设置且与横向隔板正交分布的纵向隔板，其中，所述横向隔板和纵向隔板形成多个用于容置储氢压块的储存槽。

10、优选的，相邻两盒式翅片组之间还设有支撑架，所述支撑架包括与一侧盒式翅片相连的第一接触部以及与第一接触部螺纹连接且与另一侧盒式翅片相连的第二接触部，所述第一接触部和第二接触部之间设有用于容置加热机构的间隙。

11、优选的，最底端盒式翅片组的安装盘上设有凹槽，所述凹槽包括与盒式翅片同轴设置的中心槽以及自中心槽沿盒式翅片径向延伸的外延槽，所述盒式翅片组与支撑架之间还设有凸起，所述凸起包括与盒式翅片同轴设置的中心盘以及自中心盘沿盒式翅片径向延伸的凸起部。

12、优选的，所述加热机构包括设置在第一接触部和第二接触部之间空隙处且沿第一接触部和第二接触部螺旋延伸的加热管以及用于固定加热管于安装盘的固定架。

13、优选的，所述通氢机构包括设置在端盖上的通氢口以及沿内罐体轴向穿过储氢机构且顶端与通氢口相连，底端与最底端盒式翅片组固连的通氢管道，其中，所述通氢管道侧壁设有沿其长度方向均布的通孔。

14、优选的，所述镁基金属氢化物固态储氢装置还包括热量回收机构，所述热量回收机构包括与内罐体相连通的输气管、设置在输气管远离内罐体一端的输送管、设置在输送管远离输气管一端的储存罐、沿储存罐轴向设置的储热组件以及设置在储存罐顶部且输出端与输送管相连的传热组件。

15、优选的，所述输气管置于内罐体内的一端设有过滤网，所述储热组件包括两平行设置于储存罐内壁的固定环、沿储存罐径向均布在两固定环之间的吸热板以及设置在吸热板顶部的吸热管组件，所述吸热管组件包括设置在储存罐顶部的储液板、与储液板输出端相连的输出部、自输出部向吸热板外壁延伸的吸热管以及设置在储液板输入端且与吸热管相连的回流部。

16、优选的，所述传热组件包括设置在储液板顶部的吸风机、设置在吸风机输出端的回流管以及设置在回流管上的缓存罐，所述缓存罐的输出端与输送管相连。

17、由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果：

18、1.本发明中，在内罐体内部设置多个格栅状的盒式翅片组，在盒式翅片组之间通过支撑架连接，并在支撑架上设置加热机构，通氢机构穿过盒式翅片组、支撑架设置，储氢压块放置于盒式翅片的储存槽内，这样在加热机构的作用下，可使得储氢机构受热非常均匀且快速，能显著提高吸放氢效率，储氢压块由粉末状的氢化镁储氢材料和天然膨胀石墨混合压制而成，有效提高储氢压块的储氢密度，而且天然膨胀石墨的加入使得储氢压块粉末效应减轻并进一步提高材料的导热，同时加热机构呈螺旋盘状置于两盒式翅片组之间，则进一步的增加了加热的均匀性，可以使放置于盒式翅片中的储氢压块得到更高的吸放氢速率与吸放氢稳定性。

19、2.本发明中，通过设置热量回收机构，该热量回收机构与内罐体连通设置，这样一来，在吸放氢过程中，利用加热机构对储氢机构进行加热，氢气通过通氢管道进行传输，当需要对吸氢过程中放出的热量进行吸收时，可利用输气管、输送管向储存罐内输送热量，并利用储热组件进行存储，而后利用传热组件将储热组件存储的热量经回流管回流至内罐体内部，以对储存罐存储的热量进行利用。

技术特征：

1.一种镁基金属氢化物固态储氢装置，包括外罐体(10)，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的镁基金属氢化物固态储氢装置，其特征在于，所述外罐体(10)内壁设有与内罐体(20)相贴合的隔热层(60)，所述外罐体顶部还密封设置有端盖(110)。

3.根据权利要求2所述的镁基金属氢化物固态储氢装置，其特征在于，所述盒式翅片组包括两平行设置的安装盘(320)以及至少两个设置在两安装盘之间且沿内罐体(20)轴向分布的盒式翅片(330)，所述盒式翅片包括多道平行间隔设置的横向隔板(331)以及多道平行间隔设置且与横向隔板(331)正交分布的纵向隔板(332)，其中，所述横向隔板(331)和纵向隔板(332)形成多个用于容置储氢压块(310)的储存槽。

4.根据权利要求3所述的镁基金属氢化物固态储氢装置，其特征在于，相邻两盒式翅片组之间还设有支撑架(70)，所述支撑架包括与一侧盒式翅片相连的第一接触部(710)以及与第一接触部螺纹连接且与另一侧盒式翅片相连的第二接触部(720)，所述第一接触部(710)和第二接触部(720)之间设有用于容置加热机构(40)的间隙。

5.根据权利要求4所述的镁基金属氢化物固态储氢装置，其特征在于，最底端盒式翅片组的安装盘(320)上设有凹槽(340)，所述凹槽包括与盒式翅片(330)同轴设置的中心槽(341)以及自中心槽沿盒式翅片(330)径向延伸的外延槽(342)，所述盒式翅片组与支撑架(70)之间还设有凸起(350)，所述凸起包括与盒式翅片(330)同轴设置的中心盘(351)以及自中心盘沿盒式翅片(330)径向延伸的凸起部(352)。

6.根据权利要求4所述的镁基金属氢化物固态储氢装置，其特征在于，所述加热机构(40)包括设置在第一接触部(710)和第二接触部(720)之间空隙处且沿第一接触部(710)和第二接触部(720)螺旋延伸的加热管(410)以及用于固定加热管于安装盘(320)的固定架(420)。

7.根据权利要求6所述的镁基金属氢化物固态储氢装置，其特征在于，所述通氢机构(50)包括设置在端盖(110)上的通氢口(510)以及沿内罐体(20)轴向穿过储氢机构(30)且顶端与通氢口(510)相连，底端与最底端盒式翅片组固连的通氢管道(520)，其中，所述通氢管道侧壁设有沿其长度方向均布的通孔(530)。

8.根据权利要求7所述的镁基金属氢化物固态储氢装置，其特征在于，所述镁基金属氢化物固态储氢装置还包括热量回收机构(80)，所述热量回收机构包括与内罐体(20)相连通的输气管(810)、设置在输气管(810)远离内罐体(20)一端的输送管(820)、设置在输送管(820)远离输气管(810)一端的储存罐(830)、沿储存罐轴向设置的储热组件(840)以及设置在储存罐顶部且输出端与输送管(820)相连的传热组件(850)。

9.根据权利要求8所述的镁基金属氢化物固态储氢装置，其特征在于，所述输气管(810)置于内罐体(20)内的一端设有过滤网，所述储热组件(840)包括两平行设置于储存罐内壁的固定环(841)、沿储存罐(830)径向均布在两固定环(841)之间的吸热板(842)以及设置在吸热板(842)顶部的吸热管组件，所述吸热管组件包括设置在储存罐(830)顶部的储液板(861)、与储液板输出端相连的输出部(862)、自输出部向吸热板(842)外壁延伸的吸热管(863)以及设置在储液板(861)输入端且与吸热管(863)相连的回流部(864)。

10.根据权利要求9所述的镁基金属氢化物固态储氢装置，其特征在于，所述传热组件包括设置在储液板(861)顶部的吸风机(851)、设置在吸风机(851)输出端的回流管(852)以及设置在回流管上的缓存罐(853)，所述缓存罐的输出端与输送管(820)相连。

技术总结
本发明提供一种镁基金属氢化物固态储氢装置，包括外罐体，还包括内罐体，所述内罐体设置在外罐体内侧，所述储氢机构沿内罐体内侧轴向分层设置，且所述储氢机构包括多个内置有储氢压块盒式翅片组，所述加热机构沿内罐体轴向与储氢机构交错设置，用于加热储氢机构，所述通氢机构沿内罐体径向设置，用于向内罐体输入氢气，本发明中，在内罐体内部设置多个格栅状的盒式翅片组，储氢压块放置于盒式翅片的储存槽内，在加热机构的作用下，可使得储氢机构受热非常均匀且快速，能显著提高吸放氢效率；此外，设置的热量回收机构，可对吸氢过程中放出的热量进行吸收，并可回流至内罐体内部，以对储存罐存储的热量进行利用。

技术研发人员：徐皓,刘江,鲁杨帆,陈玉安,谭军,徐逸非,周世明
受保护的技术使用者：重庆工程职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16