一种金属氢化物储氢罐制造方法技术

本发明专利技术涉及一种金属氢化物储氢罐制造方法，包括罐体的加工、法兰盖的加工、泡沫铜元件的加工、储氢合金粉的制备、储氢罐的流水线组装生产；该储氢罐包括泡沫铜圆盖、席型铜网、卡套型球阀、气管、UJR接头、法兰盖、螺栓、O型密封圈、散热翅片、罐体、储氢合金粉、泡沫铜圆筒、泡沫铜圆盘、铜‑水热管、泡沫铜圆柱等零件。该制造方法生产效率高，成品率高，制造成本低，采用该方法制得的金属氢化物储氢罐具有结构简单，空间利用率高，储氢量大，密封性好，传热传质性能优良，吸放氢速度快，长期使用安全性好，不会由于储氢材料吸氢膨胀而造成罐体的破裂，不需要通冷却介质，可以多次回收利用，使用成本低。

A manufacturing method of metal hydride hydrogen storage tank

【技术实现步骤摘要】
一种金属氢化物储氢罐制造方法
本专利技术涉及一种金属氢化物储氢罐制造方法，属于储氢

技术介绍
作为一种安全、高效的储氢方法，以储氢材料为介质的可逆固态储氢系统日益受到重视。与传统的高压容器和液氢储存方法相比，可逆固态储氢系统具有诸多突出优点：体积储氢密度高；氢源由储氢材料解吸，可产生99.9999%的超高纯氢，特别适用于燃料电池使用；合适的放氢温度和压力，提高了储氢系统的应用安全性，降低了能耗。采用储氢材料作为储氢介质，在循环吸放氢过程中会不断粉化成细小粉末颗粒，在重力的作用下，在容器底部堆积，造成传热传质性能恶化进而造成吸放氢速度变慢，另外堆积的细粉在吸氢过程中会发生膨胀对容器壁面，特别是容器底部的壁面产生挤压，严重时会发生变形甚至破裂，造成安全事故。我国专利技术专利申请号：201611225395.0《一种快响应储氢罐及其制作方法》叶建华等人曾经公开一种储氢罐的制作方法。这种储氢罐制作方法制作的储氢罐存在空间利用率不高，过滤孔径过低导致气流阻力大，充放氢气流速度不够快，需要专门通入冷却介质进行冷却，储氢罐内部存在高密度，结构复杂的管路，对焊接施工要求较高，容易造成焊不透或漏焊，存在泄漏安全隐患，整个储氢罐结构复杂，无法实现流水线生产，生产效率低，成本高昂。因此，亟需发展新的金属氢化物储氢罐制造技术，既能保证金属氢化物储氢罐有良好的吸放氢性能，又不需要专门通冷却介质，还能实现流水线组装生产，提高生产效率，降低制造成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种从市售原材料出发，可流水线生产、低成本、高性能的金属氢化物储氢罐制造方法。本专利技术的目的是这样实现的，一种金属氢化物储氢罐制造方法，其特征在于：包括罐体的加工、法兰盖的加工、泡沫铜元件的加工、储氢合金粉的制备、储氢罐的流水线组装生产；步骤1）、罐体的加工，流程为：①对待加工的铝合金管进行切割获得铝合金管毛坯，对铝合金管毛坯进行平口，去毛刺处理，然后对其进行清洗，除去铝合金管表面的切屑、油污、尘土，晾干获得铝合金管成品；②对待加工的铝合金板进行切割获得圆块毛坯，然后倒角，清洗晾干，获得圆块成品；③对待加工的铝合金板进行切割获得圆环毛坯，然后在圆环毛坯上铣密封槽，然后倒角清洗晾干，获得带密封槽的圆环成品；④对待加工的铝合金板进行冲压成型，清洗晾干，获得散热翅片成品；⑤将散热翅片按设定间距焊在铝合金管外壁，将圆块焊在铝合金管的一个端口，将带密封槽的圆环焊在铝合金管的另一个端口，且密封槽与散热翅片方向相背，再次进行清洗，获得带有散热翅片的罐体成品；步骤2）、法兰盖的加工，流程为：①切割待加工的不锈钢板以获得圆块；②对圆块进行钻孔，以获得法兰毛坯；③对法兰毛坯进行车、磨加工，然后清洗晾干获得法兰盖成品；④切割待加工的不锈钢管，获得钢管毛坯；⑤对钢管毛坯进行平口，去毛刺，清洗获得气管成品；⑥将气管插入法兰盖中间的气孔进行承插焊接；⑦另取气管与UJR接头进行对焊，获得带有UJR接头的气管；⑧法兰盖气管的另一头与卡套型球阀卡接，卡套型球阀的另一头与带有UJR接头的气管进行卡接，最终获得带有UJR接头、卡套型球阀、气管的法兰盖；步骤3）、泡沫铜元件加工，流程为：①切割待加工的泡沫铜板以获得短长度泡沫铜圆筒、短长度泡沫铜圆柱和短长度泡沫铜圆盘；②对短长度泡沫铜圆筒焊接和切割加工，在筒壁上进行冲孔，然后进行清洗晾干获得泡沫铜圆筒成品；③对短长度泡沫铜圆柱进行焊接和切割加工，然后进行清洗晾干获得泡沫铜圆柱成品；④对短长度泡沫铜圆盘进行清洗晾干获得泡沫铜圆盘成品；⑤对待加工的泡沫铜板进行切割，然后清洗晾干后获得泡沫铜圆盖成品；⑥对待加工的席型铜网进行切割，然后清洗晾干后获得席型铜网成品；⑦将席型铜网成品与泡沫铜圆盖成品进行焊接加工，然后清洗晾干获得带有席型铜网的泡沫铜圆盖成品；步骤4）、储氢合金粉的制备，储氢合金粉加工流程为：①采用待加工的纯度为99%的单质金属（Ce、La、Co、Ni、Sn），按化学计量比进行切割，称重配料，获得原料金属的混合物；②将原料金属混合物放入真空感应熔炼炉中，进行感应熔炼获得储氢合金锭；③将储氢合金锭破碎成2~10mm颗粒获得储氢合金粉；步骤5）、储氢罐的流水线组装，金属氢化物储氢罐的组装生产流程为：①将O型密封圈放入带有散热翅片的罐体密封槽中；②将泡沫铜圆筒放入罐体中，泡沫铜圆筒与罐体之间为间隙配合；③将泡沫铜圆柱放入罐体中；④紧接着将泡沫铜圆盘放入罐体底部，同时确保泡沫铜圆柱穿过泡沫铜圆盘中间的圆孔，泡沫铜圆柱与泡沫铜圆盘之间为间隙配合，泡沫铜圆盘与泡沫铜圆筒之间为间隙配合；⑤将铜-水热管均匀放在泡沫铜圆盘上方平面上，同时确保铜-水热管的一端插入泡沫铜圆筒上的预冲孔中并与罐体壁面接触，铜-水热管与泡沫铜圆筒之间为过盈配合；⑥倒入400~600g的储氢合金粉，然后用圆环形铁块压平；⑦不断重复步骤④⑤⑥直到罐体最后剩余容积无法再重复④⑤⑥步骤；⑧放入带有席型铜网的泡沫铜圆盖，泡沫铜圆盖与罐体之间为过盈配合；⑨将带有卡套型球阀、气管、UJR接头的法兰盖盖在罐体上，并加螺栓将其与罐体紧密连接在一起，此时获得装配完整的储氢罐；⑩然后将储氢罐放入带有高脚的透明水池中，确保水面没过卡套型球阀，但是UJR接头在水面之上，通过UJR接头与充放气装置连接，然后打开充放气装置上的连接高压氮气瓶的阀门以及卡套型球阀向储氢罐中通入高压氮气，氮气压力为5~15MPa，通过透明水池观察储氢罐及卡套型球阀的各种接头位置是否有气泡漏出；⑪如果发现有漏点漏出气泡，则对相应位置进行充分的维修处理，然后重新按前述步骤进行组装，并再次进行充氮检漏直到确认没有任何泄漏发生；如果没有任何气泡漏出，则代表整个储氢罐气密性良好，关闭充放气装置上的连接高压氮气瓶的阀门，缓慢打开充放气装置上的连接真空泵的阀门，对储氢罐进行抽真空，使储氢罐脱除各种杂质气体，抽真空时间为20~40分钟；⑫关闭充放气装置上的连接真空泵的阀门，打开充放气装置上的连接氢气的阀门，向储氢罐中充入高压氢气，氢气压力为5~10MPa，然后关闭充放气装置上的连接高压氢气瓶的阀门，观察充放气装置上的压力表，当压力表显著下降，数值逐步稳定后显示压力<0.5MPa，代表储氢罐中的储氢合金粉已经活化可以供用户使用，关闭充放气装置上的连接高压氢气瓶的阀门和储氢罐上的卡套型球阀，将储氢罐从充放气装置上脱除，此时储氢罐就是制造获得的成品。步骤1）中，用于加工圆块和圆环的待加工的铝合金板厚度均为5~20mm，用于加工散热翅片的待加工的铝合金板厚度为0.2~1mm；铝合金管、圆块、圆环、散热翅片分别同时进行批量加工以减少时间成本。步骤2）中，加工得到的与O型密封圈接触的法兰盖表面粗糙度优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属氢化物储氢罐制造方法，其特征在于：包括罐体（10）的加工、法兰盖（6）的加工、泡沫铜元件的加工、储氢合金粉（11）的制备、储氢罐的流水线组装生产；/n步骤1）、罐体（10）的加工，流程为：/n①对待加工的铝合金管进行切割获得铝合金管毛坯，对铝合金管毛坯进行平口，去毛刺处理，然后对其进行清洗，除去铝合金管表面的切屑、油污、尘土，晾干获得铝合金管成品；/n②对待加工的铝合金板进行切割获得圆块毛坯，然后倒角，清洗晾干，获得圆块成品；/n③对待加工的铝合金板进行切割获得圆环毛坯，然后在圆环毛坯上铣密封槽，然后倒角清洗晾干，获得带密封槽的圆环成品；/n④对待加工的铝合金板进行冲压成型，清洗晾干，获得散热翅片（9）成品；/n⑤将散热翅片（9）按设定间距焊在铝合金管外壁，将圆块焊在铝合金管的一个端口，将带密封槽的圆环焊在铝合金管的另一个端口，且密封槽与散热翅片方向相背，再次进行清洗，获得带有散热翅片的罐体（10）成品；/n步骤2）、法兰盖（6）的加工，流程为：/n①切割待加工的不锈钢板以获得圆块；/n②对圆块进行钻孔，以获得法兰毛坯；/n③对法兰毛坯进行车、磨加工，然后清洗晾干获得法兰盖成品；/n④切割待加工的不锈钢管，获得钢管毛坯；/n⑤对钢管毛坯进行平口，去毛刺，清洗获得气管（4）成品；/n⑥将气管（4）插入法兰盖（6）中间的气孔进行承插焊接；/n⑦另取气管（4）与UJR接头（5）进行对焊，获得带有UJR接头（5）的气管（4）；/n⑧法兰盖气管的另一头与卡套型球阀（3）卡接，卡套型球阀的另一头与带有UJR接头（5）的气管（4）进行卡接，最终获得带有UJR接头（5）、卡套型球阀（3）、气管（4）的法兰盖（6）；/n步骤3）、泡沫铜元件加工，流程为：/n①切割待加工的泡沫铜板以获得短长度泡沫铜圆筒、短长度泡沫铜圆柱和短长度泡沫铜圆盘；/n②对短长度泡沫铜圆筒焊接和切割加工，在筒壁上进行冲孔，然后进行清洗晾干获得泡沫铜圆筒（12）成品；/n③对短长度泡沫铜圆柱进行焊接和切割加工，然后进行清洗晾干获得泡沫铜圆柱（15）成品；/n④对短长度泡沫铜圆盘进行清洗晾干获得泡沫铜圆盘（13）成品；/n⑤对待加工的泡沫铜板进行切割，然后清洗晾干后获得泡沫铜圆盖（1）成品；/n⑥对待加工的席型铜网进行切割，然后清洗晾干后获得席型铜网（2）成品；/n⑦将席型铜网（2）成品与泡沫铜圆盖（1）成品进行焊接加工，然后清洗晾干获得带有席型铜网（2）的泡沫铜圆盖（1）成品；/n步骤4）、储氢合金粉（11）的制备，储氢合金粉（11）加工流程为：/n①采用待加工的纯度为99%的单质金属（Ce、La、Co、Ni、Sn），按化学计量比进行切割，称重配料，获得原料金属的混合物；/n②将原料金属混合物放入真空感应熔炼炉中，进行感应熔炼获得储氢合金锭；/n③将储氢合金锭破碎成2~10mm颗粒获得储氢合金粉（11）；/n步骤5）、储氢罐的流水线组装，金属氢化物储氢罐的组装生产流程为：/n①将O型密封圈（8）放入带有散热翅片（9）的罐体密封槽中；/n②将泡沫铜圆筒（12）放入罐体（10）中，泡沫铜圆筒（12）与罐体（10）之间为间隙配合；/n③将泡沫铜圆柱（15）放入罐体（10）中；/n④紧接着将泡沫铜圆盘（13）放入罐体（10）底部，同时确保泡沫铜圆柱（15）穿过泡沫铜圆盘（13）中间的圆孔，泡沫铜圆柱（15）与泡沫铜圆盘（13）之间为间隙配合，泡沫铜圆盘（13）与泡沫铜圆筒（12）之间为间隙配合；/n⑤将铜-水热管（14）均匀放在泡沫铜圆盘（13）上方平面上，同时确保铜-水热管（14）的一端插入泡沫铜圆筒（12）上的预冲孔中并与罐体（10）壁面接触，铜-水热管（14）与泡沫铜圆筒（12）之间为过盈配合；/n⑥倒入400~600g的储氢合金粉（11），然后用圆环形铁块压平；/n⑦不断重复步骤④⑤⑥直到罐体（10）最后剩余容积无法再重复④⑤⑥步骤；/n⑧放入带有席型铜网（2）的泡沫铜圆盖（1），泡沫铜圆盖（1）与罐体（10）之间为过盈配合；/n⑨将带有卡套型球阀（3）、气管（4）、UJR接头（5）的法兰盖（6）盖在罐体（10）上，并加螺栓（7）将其与罐体（10）紧密连接在一起，此时获得装配完整的储氢罐；/n⑩然后将储氢罐放入带有高脚的透明水池中，确保水面没过卡套型球阀（3），但是UJR接头（5）在水面之上，通过UJR接头（5）与充放气装置连接，然后打开充放气装置上连接高压氮气瓶的阀门以及卡套型球阀（3），向储氢罐中通入高压氮气，氮气压力为5~15MPa,通过透明水池观察储氢罐及卡套型球阀（3）的各种接头位置是否有气泡漏出；/n⑪ 如果发现有漏点漏出气泡，则对相应位置进行充分的维修处理，然后重新按前述步骤进行组装，并再次进行充氮检漏直到确认没有任何泄漏发生；/n如果没有任何气泡...

【技术特征摘要】
1.一种金属氢化物储氢罐制造方法，其特征在于：包括罐体（10）的加工、法兰盖（6）的加工、泡沫铜元件的加工、储氢合金粉（11）的制备、储氢罐的流水线组装生产；
步骤1）、罐体（10）的加工，流程为：
①对待加工的铝合金管进行切割获得铝合金管毛坯，对铝合金管毛坯进行平口，去毛刺处理，然后对其进行清洗，除去铝合金管表面的切屑、油污、尘土，晾干获得铝合金管成品；
②对待加工的铝合金板进行切割获得圆块毛坯，然后倒角，清洗晾干，获得圆块成品；
③对待加工的铝合金板进行切割获得圆环毛坯，然后在圆环毛坯上铣密封槽，然后倒角清洗晾干，获得带密封槽的圆环成品；
④对待加工的铝合金板进行冲压成型，清洗晾干，获得散热翅片（9）成品；
⑤将散热翅片（9）按设定间距焊在铝合金管外壁，将圆块焊在铝合金管的一个端口，将带密封槽的圆环焊在铝合金管的另一个端口，且密封槽与散热翅片方向相背，再次进行清洗，获得带有散热翅片的罐体（10）成品；
步骤2）、法兰盖（6）的加工，流程为：
①切割待加工的不锈钢板以获得圆块；
②对圆块进行钻孔，以获得法兰毛坯；
③对法兰毛坯进行车、磨加工，然后清洗晾干获得法兰盖成品；
④切割待加工的不锈钢管，获得钢管毛坯；
⑤对钢管毛坯进行平口，去毛刺，清洗获得气管（4）成品；
⑥将气管（4）插入法兰盖（6）中间的气孔进行承插焊接；
⑦另取气管（4）与UJR接头（5）进行对焊，获得带有UJR接头（5）的气管（4）；
⑧法兰盖气管的另一头与卡套型球阀（3）卡接，卡套型球阀的另一头与带有UJR接头（5）的气管（4）进行卡接，最终获得带有UJR接头（5）、卡套型球阀（3）、气管（4）的法兰盖（6）；
步骤3）、泡沫铜元件加工，流程为：
①切割待加工的泡沫铜板以获得短长度泡沫铜圆筒、短长度泡沫铜圆柱和短长度泡沫铜圆盘；
②对短长度泡沫铜圆筒焊接和切割加工，在筒壁上进行冲孔，然后进行清洗晾干获得泡沫铜圆筒（12）成品；
③对短长度泡沫铜圆柱进行焊接和切割加工，然后进行清洗晾干获得泡沫铜圆柱（15）成品；
④对短长度泡沫铜圆盘进行清洗晾干获得泡沫铜圆盘（13）成品；
⑤对待加工的泡沫铜板进行切割，然后清洗晾干后获得泡沫铜圆盖（1）成品；
⑥对待加工的席型铜网进行切割，然后清洗晾干后获得席型铜网（2）成品；
⑦将席型铜网（2）成品与泡沫铜圆盖（1）成品进行焊接加工，然后清洗晾干获得带有席型铜网（2）的泡沫铜圆盖（1）成品；
步骤4）、储氢合金粉（11）的制备，储氢合金粉（11）加工流程为：
①采用待加工的纯度为99%的单质金属（Ce、La、Co、Ni、Sn），按化学计量比进行切割，称重配料，获得原料金属的混合物；
②将原料金属混合物放入真空感应熔炼炉中，进行感应熔炼获得储氢合金锭；
③将储氢合金锭破碎成2~10mm颗粒获得储氢合金粉（11）；
步骤5）、储氢罐的流水线组装，金属氢化物储氢罐的组装生产流程为：
①将O型密封圈（8）放入带有散热翅片（9）的罐体密封槽中；
②将泡沫铜圆筒（12）放入罐体（10）中，泡沫铜圆筒（12）与罐体（10）之间为间隙配合；
③将泡沫铜圆柱（15）放入罐体（10）中；
④紧接着将泡沫铜圆盘（13）放入罐体（10）底部，同时确保泡沫铜圆柱（15）穿过泡沫铜圆盘（13）中间的圆孔，泡沫铜圆柱（15）与泡沫铜圆盘（13）之间为间隙配合，泡沫铜圆盘（13）与泡沫铜圆筒（12）之间为间隙配合；
⑤将铜-水热管（14）均匀放在泡沫铜圆盘（13）上方平面上，同时确保铜-水热管（14）的一端插入泡沫铜圆筒（12）上的预冲孔中并与罐体（10）壁面接触，铜-水热管（14）与泡沫铜圆筒（12）之间为过盈配合；
⑥倒入400~600g的储氢合金粉（11）...

【专利技术属性】
技术研发人员：程宏辉，丁志，刘晶晶，吴瑛，严凯，缪宏，韩兴博，房文健，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32