一种金属氢化物储氢装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及氢气储运技术领域，提供了一种金属氢化物储氢装置，包括罐体、进气管、出气管、抽真空管、循环水单元、细径铜网、金属氢化物储氢合金粉、压力计表；循环水单元包括进水管、出水管、循环水管道、循环水泵；细径铜网呈层状布置于罐体内，且均与循环水管道连接；金属氢化物储氢合金粉置于相邻层的细径铜网之间；进气管、出气管、抽真空管位于罐体内的管道上均分布有管道壁小孔，位于罐体外的管道端口处均设置有阀门；压力计表与罐体内部连通；进气管、出气管、抽真空管、压力计表与罐体连接管内均设置有过滤器网。本实用新型的有益效果为：结构简单、吸放氢和热传导效率高，罐体不易开裂，适于推广应用。
【专利说明】
一种金属氢化物储氢装置
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及氢气储运技术领域，特别涉及一种金属氢化物储氢装置。
【背景技术】
[0002]随着石油和煤炭等化石燃料的日渐匮乏和生态环境的不断恶化，人类对于新型的环保型能源的开发已经是迫在眉睫;作为燃料，氢的质量热值高(其热值1.25X106kJ/kg，为汽油的3倍、焦炭的4.5倍)，是理想的高能清洁燃料之一;氢能作为新能源之一，因其具有来源丰富、可再生、热效率高、和燃烧清洁等优点，在未来的能量领域中，占据着重要的地位，已经受到世界各国的普遍关注。
[0003]氢能的开发与利用涉及氢气的制备、储存、运输、和应用四大关键技术;氢气的存储是应用的难题和关键技术；目前，固态金属氢化物储氢技术被广泛研究，金属氢化物具有体积小、储氢密度大、安全性好、能耗低等显著优点，是一种理想的储氢材料;金属氢化物储氢技术，是在一定温度与压力下，金属与氢气反应，会吸收氢而生成金属氢化物，从而将氢储存和固定;该反应有很好的可逆性，适当升高温度和减小压力即可发生可逆反应，此时放出氢气。
[0004]将上述的金属氢化物放置于储氢罐中，可以实现氢气的固态储存。现有的金属氢化物储氢罐也存在一些问题，金属氢化物在反复的吸氢和放氢循环过程中会出现体积膨胀，并且由于粉末状的金属氢化物在吸放氢过程中会发生流动，甚至堆积，使得内部产生很大的应力，会引起储氢罐的变形开裂；同时，由于金属氢化物粉末易流动，会在进出气口部位塞积，阻碍氢气的进入与输出；金属氢化物的吸放氢过程伴随着很大的热量交换，但是金属氢化物本身的导热性能很差，在吸氢时温度急剧升高，在放氢时温度急剧下降，造成吸放氢速率慢。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种金属氢化物储氢装置，结构简单、氢气传输效率高。
[0006]本实用新型一种金属氢化物储氢装置，包括罐体、进气管、出气管、抽真空管、循环水单元、细径铜网、金属氢化物储氢合金粉、压力计表；
[0007]所述循环水单元包括进水管、出水管、循环水管道、循环水栗;所述循环水栗置于所述罐体外，两端分别连接所述进水管、所述出水管;所述罐体内的所述循环水管道分别连接所述进水管、所述出水管；
[0008]所述细径铜网呈层状布置于所述罐体内，且均与所述循环水管道固定连接;所述金属氢化物储氢合金粉置于相邻层的所述细径铜网之间；
[0009]所述进气管、所述出气管、所述抽真空管位于所述罐体内的管道上均分布有管道壁小孔，位于所述罐体外的管道端口处均设置有阀门；
[0010]所述压力计表通过管道与所述罐体内部连通；
[0011]所述进气管、所述出气管、所述抽真空管、所述压力计表与所述罐体连接管内均设置有所述过滤器网。
[0012]进一步的，所述金属氢化物储氢装置还包括数显温度控制仪，所述数显温度控制仪与罐体内部连通。
[0013]进一步的，所述细径铜网单个孔的孔径小于所述金属氢化物储氢合金粉的粒径。
[0014]进一步的，相邻层细径铜网之间的金属氢化物储氢合金粉的厚度小于相邻层的细径铜网之间高度差的2/3;最上层细径铜网与最下层细径铜网的高度差不大于所述罐体高度的4/5。
[0015]进一步的，所述进气管、出气管的材质均为哈氏合金，其长度均不大于所述罐体高度。
[0016]进一步的，所述进气管、出气管上的阀门均由316不锈钢制成，所述罐体由哈氏合金制成。
[0017]进一步的，所述金属氢化物储氢合金粉为镁系储氢合金粉、稀土系储氢合金粉、钛系储氢合金粉中的一种或多种。
[0018]进一步的，所述压力计表为数显压力计表。
[0019]进一步的，所述过滤器网设置于所述进气管、所述出气管、所述抽真空管、所述压力计表与所述罐体连接处。
[0020]本实用新型的有益效果为:
[0021](I)散热机构由循环水管道和细径铜网构成，为金属氢化物储氢合金粉提供了存放空间，上下相邻的两层细径铜网构成扁圆柱体，金属氢化物储氢合金粉固定在扁圆柱体内部，避免了合金粉的堆积，减缓了合金粉膨胀对罐体的压力；
[0022](2)细径铜网既可以作为储存金属氢化物储氢合金粉的载体，又可以使得氢气通过铜网底部向上流动。因此细径铜网为氢气在合金粉之间流动提供良好的通道，提高了氢气传质效率；
[0023](3)在进气管、出气管的管道上面分布有许多小的孔洞，这样一方面有利于在吸氢过程中氢气进入罐体内部与金属氢化物储氢合金粉接触；另一方面，在放氢过程中可以使得底部合金粉放出的氢气也可以快速的释放;这样的分布小孔提高了金属氢化物储氢合金粉的吸放氢能力。
【附图说明】
[0024]图1所示为本实用新型实施例一种金属氢化物储氢装置结构示意图。
[0025]图2所示为本实用新型实施例散热结构俯视图。
[0026]图中:1_进气管、2-出气管、3-抽真空管、4-进水管、5-出水管、6-罐体、7-金属氢化物储氢合金粉、8-过滤器网、9-管道壁小孔、10-循环水管道、11-细径铜网、12-压力计表、13-循环水栗。
【具体实施方式】
[0027]下文将结合具体附图详细描述本实用新型具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。
[0028]如图1、2所示，一种金属氢化物储氢装置，包括罐体6、进气管1、出气管2、抽真空管
3、循环水单元、细径铜网11、金属氢化物储氢合金粉7、压力计表12;
[0029]所述循环水单元包括进水管4、出水管5、循环水管道10、循环水栗13;所述循环水栗13置于所述罐体6外，两端分别连接所述进水管4、所述出水管5;所述罐体6内的所述循环水管道10分别连接所述进水管4、所述出水管5;
[0030]所述细径铜网11呈层状布置于所述罐体6内，且均与所述循环水管道10固定连接；所述金属氢化物储氢合金粉7置于相邻层的所述细径铜网11之间；
[0031]所述进气管1、所述出气管2、所述抽真空管3位于所述罐体6内的管道上均分布有管道壁小孔9，位于所述罐体6外的管道端口处均设置有阀门；
[0032]所述压力计表12通过管道与所述罐体6内部连通；
[0033]所述进气管1、所述出气管2、所述抽真空管3、所述压力计表12与所述罐体6连接管内均设置有所述过滤器网8。
[0034]优选的，所述金属氢化物储氢装置还包括数显温度控制仪，所述数显温度控制仪与罐体6内部连通。
[0035]所述细径铜网11单个孔的孔径小于所述金属氢化物储氢合金粉7的粒径。
[0036]优选的，相邻层细径铜网11之间的金属氢化物储氢合金粉7的厚度小于相邻层的细径铜网11之间高度差的2/3;最上层细径铜网11与最下层细径铜网11的高度差不大于所述罐体6高度的4/5。
[0037]优选的，所述进气管1、出气管2的材质均为哈氏合金，其长度均不大于所述罐体6高度。
[0038]优选的，所述进气管1、出气管2上的阀门均由316不锈钢制成，所述罐体6由哈氏合金制成。
[0039]优选的，所述金属氢化物储氢合金粉7为镁系储氢合金粉、稀土系储氢合金粉、钛系储氢合金粉中的一种或多种。
[0040]优选的，所述压力计表12为数显压力计表。
[0041]优选的，所述过滤器网8设置于所述进气管1、所述出气管2、所述抽真空管3、所述压力计表12与所述罐体6连接处。
[0042]本实用新型实施例中，在相邻的上下两层细径铜网11中间装有金属氢化物储氢合金粉7，从而提高了氢气与金属氢化物储氢合金粉7的接触面积，有利于氢气的传输;另外，由于进气管1、出气管2均设置有很多管道壁小孔9，使得氢气的进入和输出过程迅速完成，提高了金属氢化物储氢合金粉7的吸、放氢效率;足够多的细径铜网11以及管道壁小孔9的存在，使得氢气的传质性能大幅度提高；过滤器网8的存在，使得在抽真空和吸、放氢过程中，金属氢化物储氢合金粉7不会随氢气气流流出罐体6外。
[0043]本实用新型实施例的内部传热结构是由循环水管道10和细径铜网11共同构成，金属氢化物储氢合金粉7的吸氢过程是一个放热过程，会放出很大的热量；由于细径铜网11具有良好的热传递性能，细径铜网11与循环水管道10紧贴固定连接，这就使得吸氢过程中放出的热量能够很快地经过细径铜网11传到循环水管道10，再传导到外界;放氢过程是一个吸热过程，在放氢过程中，外部热量经由循环水管道10进入罐体6内部之后经由细径铜网11传递到金属氢化物储氢合金粉7，促使放氢过程快速发生。
[0044]从上面可以看出，由循环水管道10和细径铜网11构成的散热系统，作为金属氢化物储氢合金粉7的反应过程中热量传递的媒介，不仅能够大幅度的提高吸、放氢过程中的热量传递，而且还对氢气的传质效率起到提高作用。
[0045]在实际使用过程中，首先打开金属氢化物储氢装置的罐体6，把细径铜网7与循环水管道10固定连接好，将金属氢化物储氢合金粉7装入到罐体6内部的相邻细径铜网11之间的空间中，使得金属氢化物储氢合金粉7均匀分布，填充完毕后，将罐体6用螺栓密封;在室温下往罐体内部充入4MPa的压力，并且保持30分钟，通过数显压力计表12观察罐体6内的压力是否下降，以此来判断罐体6的密封性是否良好;若是数显压力计表12的示数下降，则密封性不好，继续拧紧螺栓，继续测试密封;若是示数保持不变，则密封性良好。
[0046]其次，是对金属氢化物储氢合金粉7进行活化，先将加热装置开关打开，将罐体6内部的温度升到80°C，并进行保温60分钟，设定升温速度为5°C/S;再在80°C条件下，经由抽真空管3对罐体6进行抽真空，保持60分钟;在80 °(:条件下经由进气管I充入氢气，使得罐体6内的氢气压力达到4MPa，保持2.5小时;在80°C条件下经由出气管2进行放氢，放至氢气压力降低到0.157MPa左右，通过以上步骤完成第一次活化;接下来按照如上步骤再次进行活化，反复活化5次，即可完成储氢装置的活化;活化后的储氢装置即可用来进行氢气的快速存储。
[0047]在吸氢过程中，通过控制进气管I的阀门使氢气进入罐体内，氢气通过进气管I的管道壁小孔9进入到相邻细径铜网11之间的空隙中；空隙中的金属氢化物储氢合金粉7可快速吸氢形成金属氢化物，体积膨胀时，可以有效利用剩余的空间，避免因体积膨胀引起罐体6开裂;吸氢过程中产生的热量会引起罐体6内部的温度升高，温度示数的变化可以由数显温度控制仪读取;储氢罐罐体6内部的氢气压力示数降低，通过数显压力计表12显示并记录数据;产生的热量可以通过细径铜网11及循环水管道10，快速传递到罐体6外，与外界进行热交换。
[0048]在放氢过程中，相邻细径铜网11之间的金属氢化物储氢合金粉7放出氢气，氢气通过细径铜网11的孔洞和金属氢化物储氢合金粉7，最后通过出气管2的管道壁小孔9将氢气聚集到出气管2的阀门处，打开阀门氢气就会排出；放氢过程中的热传递过程是:外界热量通过循环水管道10传递给细径铜网11，然后由细径铜网11传递给金属氢化物储氢合金粉7。
[0049]本实用新型的有益效果为:
[0050](I)散热机构由循环水管道和细径铜网构成，为金属氢化物储氢合金粉提供了存放空间，上下相邻的两层细径铜网构成扁圆柱体，金属氢化物储氢合金粉固定在扁圆柱体内部，避免了合金粉的堆积，减缓了合金粉膨胀对罐体的压力；
[0051](2)细径铜网既可以作为储存金属氢化物储氢合金粉的载体，又可以使得氢气通过铜网底部向上流动。因此细径铜网为氢气在合金粉之间流动提供良好的通道，提高了氢气传质效率；
[0052](3)在进气管、出气管的管道上面分布有许多小的孔洞，这样一方面有利于在吸氢过程中氢气进入罐体内部与金属氢化物储氢合金粉接触；另一方面，在放氢过程中可以使得底部合金粉放出的氢气也可以快速的释放;这样的分布小孔提高了金属氢化物储氢合金粉的吸放氢能力。
[0053]本文虽然已经给出了本实用新型的一个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本实用新型权利范围的限定。
【主权项】
1.一种金属氢化物储氢装置，其特征在于，包括罐体、进气管、出气管、抽真空管、循环水单元、细径铜网、金属氢化物储氢合金粉、压力计表； 所述循环水单元包括进水管、出水管、循环水管道、循环水栗；所述循环水栗置于所述罐体外，两端分别连接所述进水管、所述出水管;所述罐体内的所述循环水管道分别连接所述进水管、所述出水管； 所述细径铜网呈层状布置于所述罐体内，且均与所述循环水管道固定连接;所述金属氢化物储氢合金粉置于相邻层的所述细径铜网之间； 所述进气管、所述出气管、所述抽真空管位于所述罐体内的管道上均分布有管道壁小孔，位于所述罐体外的管道端口处均设置有阀门； 所述压力计表通过管道与所述罐体内部连通； 所述进气管、所述出气管、所述抽真空管、所述压力计表与所述罐体连接管内均设置有所述过滤器网。2.如权利要求1所述的金属氢化物储氢装置，其特征在于，所述金属氢化物储氢装置还包括数显温度控制仪，所述数显温度控制仪与罐体内部连通。3.如权利要求1所述的金属氢化物储氢装置，其特征在于，所述细径铜网单个孔的孔径小于所述金属氢化物储氢合金粉的粒径。4.如权利要求1所述的金属氢化物储氢装置，其特征在于，相邻层细径铜网之间的金属氢化物储氢合金粉的厚度小于相邻层的细径铜网之间高度差的2/3;最上层细径铜网与最下层细径铜网的高度差不大于所述罐体高度的4/5。5.如权利要求1所述的金属氢化物储氢装置，其特征在于，所述进气管、出气管的材质均为哈氏合金，其长度均不大于所述罐体高度。6.如权利要求1所述的金属氢化物储氢装置，其特征在于，所述进气管、出气管上的阀门均由316不锈钢制成，所述罐体由哈氏合金制成。7.如权利要求1-6任一项所述的金属氢化物储氢装置，其特征在于，所述金属氢化物储氢合金粉为镁系储氢合金粉、稀土系储氢合金粉、钛系储氢合金粉中的一种。8.如权利要求1-6任一项所述的金属氢化物储氢装置，其特征在于，所述压力计表为数显压力计表。9.如权利要求1-6任一项所述的金属氢化物储氢装置，其特征在于，所述过滤器网设置于所述进气管、所述出气管、所述抽真空管、所述压力计表与所述罐体连接处。
【文档编号】C01B3/00GK205480185SQ201620077093
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月26日
【发明人】李平, 李瑞文, 杨德望, 曲选辉, 秦明礼, 路新
【申请人】北京科技大学