[发明专利]具有自动充放氢气功能的金属氢化物储氢装置

说明书

技术领域

本发明属于氢能综合利用技术领域，特别是涉及一种具有自动充放氢气功能的金属氢化物储氢装置。

背景技术

储氢合金具有很强的捕捉氢的能力。在一定的温度和压力条件下，储氢合金能够大量吸收氢气，生成金属氢化物，同时释放热量。将金属氢化物加热分解，贮存在其中的氢气会释放出来。整个过程可逆性极好，循环性极强。储氢合金是一种极其简便易行的理想储氢方法。

金属氢化物储氢装置就是利用储氢合金在一定的温度和压力条件下可逆的吸收/释放氢气这一特性制成的、专门贮存氢气的装置，目前已在燃料电池、氢能汽车等诸多领域普遍应用。整套储氢装置通常由储氢合金、承载容器、传热机构和附属设备等几部分组成。储氢过程中，储氢合金吸收氢气，生成金属氢化物，同时释放热量，热量由传热机构自承载容器内传递到储氢装置外，储氢过程持续进行；放氢过程中，金属氢化物分解释放氢气，生成储氢合金，同时吸收热量，热量由传热机构自储氢装置外传递到承载容器内，放氢过程持续进行。虽然不同类型的储氢合金吸收/释放单位物质的量氢气释放/吸收的热量各不相同，但储氢装置储存/释放氢气过程必然伴随着热量的传递与交换，热量传递速率低或热交换强度低，将改变储存/释放氢气化学反应平衡，导致储氢装置储存/释放氢气量降低。实际应用中，金属合金储氢装置多配有单独的换热设备，充氢过程中吸收储氢合金释放的热量，放氢过程中提供热量给金属氢化物，确保储氢装置高效运转并具有很好的储存/释放氢气性能。如果没有高效的换热设备辅助，充氢过程中不能及时吸收储氢合金释放的热量，放氢过程中不能及时提供热量给金属氢化物，金属合金储氢罐储存/释放氢气性能将显著降低。这一问题不仅极大的限制了金属合金储氢罐的应用场合，而且消耗一定量的能源，成为这类储氢装置实际应用的亟待解决的瓶颈问题。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种具有自动充放氢气功能的金属氢化物储氢装置。

本发明的目的是提供一种结构简单、易于实现、所占空间小、经济耐用、适用范围广等特点的具有自动充放氢气功能的金属氢化物储氢装置。

本发明提供的具有自动充放氢气功能的金属氢化物储氢装置能够在无需外界提供额外能量的前提下自动的充放氢气。充氢过程中该装置通过制冷机构将储氢合金吸收氢气释放的热量自动释放到环境中，无需外界提供额外能量；放氢过程中该装置通过加热机构自动从环境中吸取热量提供给金属氢化物释放氢气，无需外界提供额外能量。具体来说：对于充氢过程，储氢合金吸收氢气的同时释放热量，自身温度也随之上升，使得制冷热管低端的部分工作介质由液态蒸发为气态，吸收大量热量，气态的工作介质沿着向上倾斜的热管壁上升至制冷热管的高端，在高端通过与之相连的散热翅片将工作介质带来的热量释放到环境中，工作介质也由气态冷凝为液态并在重力作用下返回低端，这样循环往复，储氢合金释放的热量被冷却热管由罐体内部传递至热管高端的散热翅片并释放到环境中，充氢过程得以持续进行。而此时，由于罐体内部温度较高，加热热管内的工作介质处于气态，储氢合金温度上升对其影响较小，基本不工作，不会影响充氢过程。对于放氢过程，金属氢化物释放氢气的同时吸收热量，其自身温度也随之下降，使得加热热管高端的部分工作介质由气态冷凝为液态，放出大量热量满足放氢要求的同时在重力的作用下，沿着向下倾斜的热管壁流到加热热管的低端，在低端通过与之相连的吸热翅片从环境中吸收热量，工作介质也由液态蒸发为气态并重新均匀分布于加热热管内，这样往复循环，金属氢化物吸收的热量由加热热管从环境中吸取，并经由加热热管高端不断补充，放氢过程得以持续进行。而此时，由于罐体内部温度较低，冷却热管内的工作介质处于液态，金属氢化物温度下降对其影响较小，基本不工作，不会影响放氢过程。可见，对于充氢过程，冷却热管自动的将储氢合金产生的热量向环境释放；对于放氢过程，加热热管自动的从环境中吸取热量提供给金属氢化物。这两个过程都是自动进行的，不需借助外加能源。