一种金属氮氢化物储氢罐的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于氢能领域的储氢技术，涉及一种以金属氮氢化物储氢材料为储氢介 质，结构紧凑，采用内部加热的储氢罐及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，金属铝氢化物、硼氢化物、金属氮氢化物储氢材料及氨基硼烷化合物等 新型轻质高容量储氢材料，理论储氢密度高达5wt%以上，为固态储氢技术的突破带来了 希望。其中金属氮氢化物体系储氢材料2LiNH2+MgH2或Mg(NH2) 2+2LiH可逆储放氢量高达 5. 5wt%，在Ibar条件下的放氢温度仅90°C左右，且成本相对于其他轻质高容量储氢材料 低，因此具有良好的应用前景。
[0003] 金属氮氢化物储氢材料粉末密度仅为0. 36~0. 6g/ml，热导率低于0. 4W/m/K，且 一般在100-200°C下完成吸放氢过程，因此需要对储氢材料进行加热，对此需要开发出一种 加热效率高，且制造工艺简单，结构紧凑的金属氮氢化物储氢罐。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种金属氮氢化物储氢罐及其制作方法。利用该方法制作的 金属氮氢化物储氢罐结构紧凑，具有内部加热功能，可以完成快速放氢。
[0005] 为实现上述目的，本发明的金属氮氢化物储氢罐采用的结构如下：
[0006] 一种金属氮氢化物储氢罐，它是在罐体2的周围包有保温套1，在罐体2内装有若 干块由金属氮氢化物粉末和石墨粉末混合均匀后压制成的蜂窝煤状的圆柱块体5 (或以下 也称蜂窝煤状金属氮氢化物/石墨圆柱块体5)、且每块蜂窝煤状的圆柱块体5的蜂窝眼相 对，在上下贯通的蜂窝眼内插有电加热棒3和温度传感器4,在每块蜂窝煤状的圆柱块体5 之间设有金属导热翅片6,金属导热翅片6也具有蜂窝眼状，其蜂窝眼状的蜂窝眼与上下的 蜂窝煤状的圆柱块体5的蜂窝眼相对，使上下贯通的蜂窝眼便于插入电加热棒3和温度传 感器4;在罐体2上装有带有高温高压阀门12的上盖9。
[0007] 在本发明的金属氮氢化物储氢器中，所述的电加热棒3、温度传感器4分别为一 根，所述的电加热棒3位于储氢罐的罐体2的中心位置进行加热，即圆柱块体5的蜂窝眼的 中心眼与相对的金属导热翅片6的蜂窝眼的中心眼之处；用于测量储氢罐内的圆柱块5的 温度，温度传感器4的测温点置于围绕圆柱块体5的蜂窝眼的中心眼与相对的金属导热翅 片6的蜂窝眼的中心眼之处的任何一个蜂窝眼里，由储氢罐的罐体2的底部到罐体2的中 部的位置，为罐体2高度的1/2位置处。
[0008] 在本发明的金属氮氢化物储氢器中，所述的电加热棒3处于储氢器的中心位置， 加热效率高。
[0009] 在本发明的金属氮氢化物储氢器中，所述的保温套1由陶瓷制成，如氧化铝陶瓷。
[0010] 在本发明的金属氮氢化物储氢器中，所述的罐体2由不锈钢制成；电加热棒3和温 度传感器4分别安装在不锈钢管内，不锈钢管的端头焊死，以保证气密性，然后将装有电加 热棒3和温度传感器4的不锈钢管，分别安装在罐体2中心位置上的蜂窝眼内和除位于中 心位置上的蜂窝眼外的其中任意一个蜂窝眼内的从罐体2的底部到罐体2的中部处。
[0011] 在本发明的金属氮氢化物储氢器中，所述的由金属氮氢化物粉末和石墨粉末混合 均匀后压制成的蜂窝煤状的圆柱块体5,其石墨含量为圆柱块体5总重量的2~20wt%。
[0012] 在本发明的金属氮氢化物储氢器中，所述的高温高压阀门12为球阀，以控制氢气 的进出；在球阀中装有过滤片10,在球阀和上盖之间装有金属密封垫11。
[0013] 在本发明的金属氮氢化物储氢器中，所述的上盖9是通过紧固螺栓7和金属密封 垫8装在罐体2上。
[0014] 在本发明的金属氮氢化物储氢器中，罐体2、上盖9及紧固螺栓7的材质均为不锈 钢。
[0015] 在本发明的金属氮氢化物储氢器中，所述的金属密封垫8、11可选择铝、铜或银中 的任一种；
[0016] 在本发明的金属氮氢化物储氢器中，所述的过滤片10为采用粉末冶金方法制成 的铜粉或不锈钢烧结体，过滤精度为0. 5微米，可有效阻挡金属氮氢化物储氢材料粉末，同 时保证氢气的畅通。
[0017] 在本发明的金属氮氢化物储氢器中，所述的金属氮氢化物的原材料为2LiNH2+MgH2 或Mg(NH2)2+2LiH。
[0018] 本发明提供金属氮氢化物固态氢源系统的制作方法，包含以下步骤：
[0019] 1)预先加工制作罐体2、上盖9,在罐体底部的中心位置焊接一个 q>12mm~(p20mm不锈钢管，处于罐体内侧的一端焊死，该不锈钢罐的长度与罐体2相 当，用于放置电加热棒；在罐体底部的1/2半径位置焊接一个(p6mm的不锈钢罐，处于罐 体内侧的一端焊死，该不锈钢的长度为罐体长度的一半，用于放置温度传感器4 ;上盖9的 内部焊接一个过滤精度为〇. 5ym的不锈钢过滤片，可有效阻止金属氮氢化物储氢材料粉 末随氢气流出，将高温高压球阀门12安装在上盖端口出；
[0020] 2)在氩气或者氮气气氛保护条件下，将金属氮氢化物储氢材料与2~20wt%石墨 经机械球磨30~60min，使金属氮氢化物与石墨混合均匀；
[0021] 3)在氩气或者氮气气氛保护条件下，将金属氮氢化物与石墨的混合物装入特制的 模具中进行压制，压制压力为100~600MPa，制成蜂窝煤状金属氮氢化物/石墨圆柱块体 5,其形状如附图2所示，中心孔的孔径大小为(pl2mm~(p20mm，与罐体底部中心处放置 加热棒的不锈钢相匹配；其余的孔处于半径的1/2位置，孔径大小为cp6mm，与罐体底部半 径1/2位置处放置温度传感器的不锈钢相匹配；
[0022] 4)制备若干金属导热翅片6,其材质为纯铝或纯铜，金属导热翅片6的形状与蜂窝 煤状金属氮氢化物/石墨圆柱块体5相同，厚度为0. 05mm~0. 5mm:
[0023] 5)将制备好的蜂窝煤状金属氮氢化物/石墨圆柱块体5与金属导热翅片6依次装 入罐体2中；
[0024] 6)安装金属密封垫8和上盖3,并将紧固螺栓7拧紧，通过上盖3与金属密封垫8 压紧实现氢气的密封；
[0025] 7)安装金属密封垫11和高温高压阀门12,通过旋紧阀门挤压密封垫的方式实现 阀门与上盖3的氢气密封；
[0026] 8)将装配好的储氢器罐体放入保温套1内，并从底部插入加热棒3和温度传感器 4,最后将电加热棒3和温度传感器4连接至控温装置（未画出）上。
[0027] 本发明的优点在于：将加热装置设置在内部，使得金属氮氢化物储氢罐的结构 更加紧凑，且可以环境对加热的影响，提高加热效率；粉末状金属氮氢化物储氢材料与 2_20wt%的石墨混合压制成蜂窝煤状金属氮氢化物/石墨圆柱块后，可以是金属氮氢化物 储氢材料的体积密度提高至lg/ml以上，蜂窝煤状金属氮氢化物/石墨圆柱块中的孔可以 保证氢气的流通，石墨与金属导热翅片可金属氮氢化物储氢罐内部的导热能力大幅提高； 蜂窝煤状金属氮氢化物/石墨圆柱块经过多次吸放氢混合后，仍能保持原有