[发明专利]一种氢化镁燃料电池吸放H2热管理试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种氢化镁燃料电池吸放H2热管理试验装置和试验方法，包括氢气支路、反应罐、控温装置以及导热油管道，氢气支路与反应罐相连通，控温装置包括加热单元和冷却单元，加热单元包括油箱、油泵以及加热器；冷却单元包括冷却水管道，导热油管道的热交换段与冷却水管道之间通过热交换器进行热传递。试验方法包括检查气密性，抽真空激活镁块、回路启动与运行、启动油泵，打开加热段内的加热器、进行试验、回路关闭。本发明能够实现试验参数简便快速的调节的同时又能够确保氢化镁始终处在最佳的热环境下循环运行。该热管理试验装置试验时处于低压状态，安全经济。

技术领域

本发明涉及氢燃料电池领域，尤其是涉及一种氢化镁燃料电池吸放H₂热管理试验装置及其试验方法。

背景技术

氢能作为国际公认的清洁能源，具有高效、运行温度低、启动快、能量密度高和功率密度高的独特优势，将是未来地球能源、社会清洁能源主角。发展高效、安全储氢材料和技术为氢燃料电池车及各种军用、民用便携式电源提供移动氢源是氢能应用的关键环节。镁作为金属储氢领域的一种重要的储氢材料，具有储氢密度高（储氢量7.6wt%）、资源丰富、吸放氢平台好，无污染等优点，在氢气发电系统移动式应用领域中越来越广泛。

考虑到储氢材料吸放H2过程的约束条件和对热环境的要求，在氢和镁块的反应过程中，氢化镁易热分解生成氢氧化镁，附着在未反应的镁块上，阻止反应的进一步进行，因此要想进一步提高氢化镁的储氢密度，经济高效地实现氢气的利用，就必须保证反应过程处在一定的温度范围内，设计合理的热管理试验系统对于镁储氢的可靠、高效运行就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的针对MgH2燃料电池吸H2放H2过程约束条件和要求及现有试验系统的不足的特点，提供一种氢化镁燃料电池吸放H2热管理试验装置及其试验方法。

为达到上述目的，采用以下技术方案。

一种氢化镁燃料电池吸放H2热管理试验装置，包括氢气支路、反应罐、控温装置以及导热油管道，氢气支路与反应罐相连通，所述反应罐内设有换热管，所述控温装置通过导热油管道连通所述换热管，进而与反应罐内物质进行热传递，所述控温装置包括加热单元和冷却单元，所述加热单元包括油箱、油泵以及加热器；加热器采用多功率控制点加热管式加热器。

所述导热油管道一端设有热交换段，另一端设有加热段，所述热交换段与油箱相连通，所述油箱与油泵的输入端相连通，所述加热段与油泵的输出端相连通，加热器设置在所述加热段内；所述冷却单元包括冷却水管道，所述冷却水管道连通冷却水源，所述导热油管道的热交换段与冷却水管道之间通过热交换器进行热传递，所述导热油管道上设有第一调节阀、第一流量计、第二热电偶、第三热电偶以及第一压力计，所述第二热电偶和第三热电偶分别设置在所述换热管的上游和下游。

所述导热油管道包括主管路、第一支管路和第二支管路，第一支管路和第二支管路之间并联，三者与所述加热单元共同形成导热油循环回路；反应罐内的换热管连接在第一支管路上，所述第二支管路上设有第二调节阀。

所述主管路分为前后两段，分别设有第一截止阀和第四截止阀；所述第一支管路上设有第二截止阀和第三截止阀，第二截止阀和第三截止阀分别位于第二热电偶的上游和第三热电偶的下游。

控温装置输出的导热油经过设有第一截止阀的主管路一分为二：一路经过第一调节阀、第一流量计、第二截止阀与氢化镁反应罐换热管进口连接，另一路旁经第二支管路回到主管路上，氢化镁反应罐的换热管出口经过依次布置的第三截止阀与控温装置连接，以上构成高温导热油循环回路；通过第二支管路的旁路回流，导热油管道在回流控温装置时流量稳定，更利于导热油温度的控制。

所述冷却单元还包括依次串联在冷却水管道上的第六截止阀、第五热电偶、冷却塔、水箱、过滤器、离心泵、第三调节阀、第二流量阀、第五截止阀、第四热电偶，冷却水管道上设置的换热段位于第六截止阀和第四热电偶之间。冷却水循环回路设有冷却塔，防止由于试验长期连续运行导致循环水温度升高。