[实用新型]固态高压混合储氢装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及利用充装固态储氢合金材料的高压罐储氢装置技术领域

背景技术

氢能源成为解决未来人类能源危机的终极方案，同时也是人类解决目前面临的环境问题的一条很有希望的途径。氢作为新能源，有着无可比拟的优势。然而，从氢气的制取到具体的应用，氢气的存储和运输是必不可少的一环。2006年11月13日，氢能界的主要科学家向八国集团提交了有关氢能的《百年备忘录》，指出解决21世纪初人类正面临气候变化和传统石化能源日益紧张的两大危机的解决方案中，氢能是最优方案，但必须攻克储氢这一难题。

目前氢气的储运技术一般分为三种：高压气态储氢、金属氢化物储氢、低温液态储氢。高压气态储氢是指在氢气临界温度以上通过高压压缩的方式存储气态氢，通常采用气罐作为容器，简便易行，其优点是存储能耗低、成本低(压力不太高时)，充放气速度快，在常温下就可进行放氢，其缺点是存储的体积和质量密度低。即使加压到30MPa时，质量储氢密度仍不到3％，而且运输和使用过程中存在易爆的隐患，在氢燃料电池车上的应用还存在问题。低温液态储氢，需要将气态氢气降温到20K的低温，变为液态氢后存储在一个液体氢储存箱中。相对于高压气态储氢来说，液氢的密度很高，但是由于必须装备冷却装置，其质量储氢密度受到限制，而且仅仅把气态氢气冷却成为液态氢就要用掉所储存能量的33％，另外为了维持低温还将消耗更多的能量，需要极好的保温绝热保护层以防止液氢蒸发或者沸腾，成本很高，而且液氢储存箱体积也较大，质量储氢密度不太高。金属氢化物储氢的原理实质上就是一种化学储氢方法，其机理是金属的特殊晶格结构，在一定条件下(如一定的温度和压力下)，氢原子较容易进入金属晶格的四面体或八面体间隙中，这些金属合金与氢气产生化合反应生成金属氢化物，其可储存相当于其体积1000～3000倍的氢气，这些具有储氢能力的合金称作“储氢合金”。储氢合金吸收和释放氢气是一个可逆的过程，在吸收氢气过程中，储氢合金会释放大量热量，若热量不迅速散出，则会影响吸氢过程，使储氢合金局部温度过高导致部分老化失效；在释放氢气过程中，储氢合金要吸收大量热量，若温度不均匀，则会影响放氢速度，同时还会使外部供给的热量被局部集中，导致温度过高使储氢合金被老化失效。因此，储氢合金的吸氢和放氢过程中，最为重要的一个控制手段就是对储氢合金加热和冷却的热控制。若热控制越好，则越有利于储氢合金的储放氢性能，和储氢材料的使用寿命。

现有技术中已存在一些固体储氢装置，如中国发明授权公告号CN101245895B的发明专利，其包括一个筒体，两端具有氢气进出阀门，筒体内纵向设有数个导热片，在筒体内装有储氢合金粉末，这些导热片埋设在这些储氢合金粉末中；此外，该筒体是由一个筒身本体和一个带有储氢合金粉末灌装口的封头组合而成。该现有技术的储氢装置，所装的储氢粉末是直接充装到储氢罐中，这为放氢时氢气的洁净度带来很多问题，使氢气中含有储氢合金的微细粉末；而若采用块状的储氢合金材料，由于块状储氢材料“块体”特性，无法很均匀地埋设导热片或混入导热纤维实现热传递，因此对于块状储氢合金材料的加热/冷却问题，该现有技术并未提出解决方案。此外，该储氢装置的筒体是两部分连接而成的，在焊接或连接部位易形成漏点，属于较薄弱的部位，这些薄弱部位往往在储运过程中，成了安全隐患。因此，针对现有的储氢容器，仍有改善的必要。

实用新型内容

本实用新型的目是提供一种适于盛装块状储氢合金的储氢装置，所述储氢装置具有更好的冷却和加热的热控制性能，能够使块状储氢合金在吸氢时的热量顺利排出；在放氢时，储氢合金的受热更快更均匀，保证较好的储放氢性能，延长储氢材料的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种固态高压混合储氢装置，其包括：一个母罐，该母罐一端开口为进/出气口，另一端开口设有多条换热管；多个子罐，安装于该母罐内，各子罐内填充有块状储氢合金材料，所述换热管接入至各该子罐，能够对该子罐内的储氢合金材料加热或冷却处理；所述各子罐与母罐的内腔连通。