[发明专利]一种石墨烯储氢装置及其控制方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯储氢装置，其中：氢气加注管(9)通过高精度焊接方式连接于石墨烯储氢箱体(10)，电磁阀开关(8)用于控制氢气的加注与释放；氢流量计(7)用于实时监控氢气加注和释放的总流量；电场板(12)安装在石墨烯储氢箱体(10)前后两边，箱体的电场正极(4)和箱体的电场负极(14)分别安装在石墨烯储氢箱体(10)的电场板(12)上，用于连接电源(3)的电源正极(2)和电源负极(1)；加热装置安装在石墨烯储氢箱体(10)左右两端。该装置在氢气加注存储的过程中，对石墨烯箱体两端施加电场以降低箱体中石墨烯的表面能垒，保证氢气致密地吸附在石墨烯薄层空间。

技术领域

本发明涉及一种储氢技术，尤其涉及一种石墨烯储氢装置及其控制方法。

背景技术

氢气是21世纪最有前景的清洁燃料，无论通过电化学反应释放能量还是燃烧释放能量，产物都是水，没有任何污染和碳排放。

目前，氢气涉及到氢气的制取、储存、运输和终端消费。我国制取氢气来源较多，包括可再生能源电解水制氢、化工副产氢、生物质制氢等。

然而，制约氢气发展的重要原因之一是存储和运输困难，尽管目前有35MPa和70MPa的高压气态储氢，但是氢气储存密度低，且能耗高；另外，液态储氢可以提高储氢密度，但是得将氢气温度降至 -253℃，这将消耗三分之一左右的能量，能耗高、经济效率低；有机物储氢也是一种方式，但是影响氢气纯度以及含有毒性物质；金属储氢是一种有前景的方式，但是目前还未能够大批量地应用，依然处于研究阶段。

发明内容

本发明的目的是针对上述储氢各种弊端，设计一种能够在低压下实现氢气加注和释放的装置，从而大大提高氢气的储存密度；同时，在氢气加注存储的过程中，解决如何通过降低箱体中石墨烯的表面能垒，促进石墨烯物理吸附氢气，保证氢气致密地吸附在石墨烯薄层空间的问题；而在氢气释放的过程中，解决如何促进吸附在石墨烯薄层空间的快速释放氢气的问题。

本发明的技术方案是提供了一种石墨烯储氢装置，包括电源负极，电源正极，电源，箱体的电场正极，氢流量计，电磁阀开关，氢气加注管，石墨烯储氢箱体，电场板，加热装置，箱体的电场负极，储氢控制系统，片状石墨烯层；其特征在于：

氢气加注管通过高精度焊接方式连接于石墨烯储氢箱体，片状石墨烯层放入石墨烯储氢箱体中，用于氢气的存储和释放；

电磁阀开关安装在氢气加注管上，用于控制氢气的加注与释放；

氢流量计安装在氢气加注管上，用于实时监控氢气加注和释放的总流量，用于后期计算石墨烯储氢箱体内剩余氢气；

电场板安装在石墨烯储氢箱体前后两边，用于对石墨烯储氢箱体施加电场，改变石墨烯储氢箱体内片状石墨烯层表面能量；

箱体的电场正极和箱体的电场负极分别安装在石墨烯储氢箱体的电场板上，用于连接电源的电源正极和电源负极；

加热装置安装在石墨烯储氢箱体左右两端；

储氢控制系统用于控制墨烯储氢箱体内片状石墨烯层的储氢和释放过程。

进一步地，提高石墨烯储氢箱体内片状石墨烯层的温度，能够用于加快片状石墨烯层氢气释放。

进一步地，还包括压力传感器和温度传感器，分别安装在石墨烯储氢箱体顶端，其中，压力传感器和温度传感器用于实时监控石墨烯储氢箱体的压力和温度，并将石墨烯储氢箱体内氢气的压力和温度实时传递给储氢控制系统。

进一步地，加热装置为半导体加热。

进一步地，半导体加热安装在石墨烯储氢箱体左右两端，右端半导体加热正极和右端半导体加热负极安装在石墨烯储氢箱体右边的半导体加热；左端半导体加热负极和左端半导体加热正极安装在石墨烯储氢箱体左边的半导体加热。