一种可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置，属于储氢合金装置技术领域。上述装置包括装置外壳和设置在所述装置外壳内部的热能回收室、储氢材料床体和气体室，所述热能回收室设置在所述储氢材料床体和装置外壳之间，与所述储氢材料床体紧密接触，便于热能的提供和回收；所述储氢材料床体内部填充储氢材料；所述储氢材料床体顶部连通所述气体室。本发明专利技术装置具有弱化应力分布不均、保障传热和气体流动等功能优势，而且还具有热能回收、轻质反应床的能源节约作用。

【技术实现步骤摘要】
一种可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置
本技术涉及储氢合金装置
，具体提供一种可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置。
技术介绍
随着社会经济的不断发展，人类对化石燃料过度使用的弊端逐渐显露，不仅导致了传统能源储量下降，而且引发了温室效应等严重的环境问题。氢能由于其热值高、来源广、无污染，在车载、储能等方面具有广阔的应用前景，逐渐成为最具有活力的研究领域之一。现今氢气储存方式大多采用物理储氢的方式，如高压气态储氢或低温液态储氢，但储氢密度低，对容器质量有较高的要求，且存在一定的安全隐患，而化学储氢中金属氢化物储氢技术，具有储氢压力低、吸放氢过程简单、理论储氢密度高等优点，成为储氢技术的研究热点。但是目前金属氢化物储氢技术还存在以下关键性难点：1.金属氢化物吸氢过程中会释放大量反应热，若不及时将热量移除，将会严重影响吸氢速率，此外随着吸放氢过程中晶格膨胀/收缩，储氢合金会进一步粉化，会降低导热系数和堵塞氢气通道，故需确保储氢合金反应床内高效传质传热。2.金属氢化物释氢过程需依靠热源提供稳定的启动热，依靠储氢合金利用氢能的同时，需要消耗大量热能，有可能造成资源浪费，成为低效率的氢能储存利用，若能利用吸氢过程中的热能来弥补释氢所需热能，将大大提高储氢合金的使用效率，故需探索循环式热源管理模式。3.由于储氢合金粉末循环压缩效应的存在，储氢合金反应床将在局部(尾端、角端)受到极大的应力，在若干次吸放氢过程过后会导致床体塑性变形甚至产生裂纹，发生爆炸事故，故需寻找合适的基体，限制或负载储氢合金粉末，尽量减少局部堆积或壁面接触。基于此，为了改善上述三个问题，应对吸放氢过程需释放和消耗大量反应热进行热管理措施，并弱化合金粉末堆积造成的应力分布不均现象，保障氢气通道畅通。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的技术问题，本技术提供一种可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置，具有弱化应力分布不均、保障传热和气体流动等功能优势，而且还具有热能回收、轻质反应床的能源节约作用。为解决上述技术问题，本技术提供技术方案如下：本技术提供一种可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置，包括装置外壳和设置在所述装置外壳内部的热能回收室、储氢材料床体和气体室，所述热能回收室设置在所述储氢材料床体和装置外壳之间，与所述储氢材料床体紧密接触，便于热能的提供和回收；所述储氢材料床体内部填充储氢材料；所述储氢材料床体顶部连通所述气体室。进一步的，所述热能回收室内部装填相变材料，所述相变材料内部设置有加热装置，所述加热装置高度与所述相变材料的填装高度一致，用于均匀加热相变材料，快速启动释氢过程。优选的，所述相变材料为NaOH、FeCl3、NaNO3中的一种或多种的混合物，所述相变材料粒径为60-120目。进一步的，所述储氢材料为Mg-Ni基储氢合金和活性炭的混合物，所述Mg-Ni基储氢合金和活性炭填充质量比为6:1-3:1。优选的，所述活性炭为稻壳制生物质活性炭，平均孔径为3.5-5.0nm，所述Mg-Ni基储氢合金目数为80-120目。优选的，所述活性炭活化温度为600℃，比表面积＞3000m2/g，介孔率为75％，微孔率为15％，在8Mpa氢气氛围和常温环境下质量储氢密度为1.0～1.3wt％。进一步的，所述装置外壳包括金属外壳和设置在所述金属外壳外表面的保温套，以及设置在所述金属外壳与热能回收室之间的隔热石棉。进一步的，所述储氢材料床体顶部设置封头，所述封头底部设置有过滤片；所述储氢材料床体顶部通过双边外丝接头与所述气体室连通。进一步的，所述气体室通过管道连通外界储氢装置，所述气体室与储氢装置之间依次设置有截止阀、解压阀和流量控制器；所述解压阀设置在所述装置外壳的内部，所述解压阀和流量控制器设置在所述装置外壳的外部。进一步的，所述装置还连接电源，为加热装置供电。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术的可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置的储氢材料床体与相变材料区域紧密结合，可充分利用Mg-Ni基合金吸放氢产生的高反应热，降低储氢装置运行所需额外能耗，具有节约能源、强化传热的优点。同时，本技术储氢材料床体装填方式为活性炭与储氢合金均匀混合装填，活性炭自身可少量储氢，与储氢合金形成双储氢载体模式，其多孔结构能够与储氢合金粉末行成聚合体，并弱化局部堆积，降低吸放氢反应对床体的损耗，其孔径作为氢气通道，保障气体通畅，无需加设床内导气管路，具有使用寿命长、储氢量大的优点。本技术中气体室与储氢材料床体通过双边外丝接头连接，能够快速更换储氢材料床体，不对床体造成损伤，且床体较轻薄，具有节约成本、便于拆装的优点。附图说明图1为本技术可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置的结构示意图；图2为可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置的横截面图。具体实施方式为使本技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例进行详细描述。本技术所用材料如无特殊说明，均可经过商业途径得到。如图1-2所示，本技术提供一种可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置，包括装置外壳1和设置在装置外壳1内部的热能回收室4、储氢材料床体5和气体室9，热能回收室4设置在储氢材料床体5和装置外壳1之间，与储氢材料床体5紧密接触，便于热能的提供和回收；储氢材料床体5内部填充储氢材料；储氢材料床体5顶部连通气体室9。本技术气体室在储氢材料吸氢过程中，可连通储氢装置，提供氢气；在释氢过程中，释放的氢气可经气体室传至外界装置，为储氢材料床体吸放氢提供稳定流量；在吸释氢过程中，热能回收室与气体室紧密接触，方便在储氢材料吸放氢过程中进行热量的快速传导，并通过热能回收室将吸氢过程中产生的高反应热存储，释氢过程启动后，储存的热能可保证释氢过程的继续，降低了储氢装置运行所需的额外能耗。进一步的，热能回收室4内部装填相变材料，相变材料内部设置有加热装置3，加热装置3高度与相变材料的填装高度一致，用于均匀加热相变材料，快速启动释氢过程。优选的，加热装置可以为镍铬加热丝，且相变材料内部设置热电偶，用于实时监测温度。加热丝启动温度＞350℃，用于补充热量流失。为了达到最大接触面积，减少无用相变材料的效果，如图2所示，经过计算热容量后的相变材料均匀环绕在储氢材料床体5四周，吸收和传导反应热，镍铬加热丝均匀置于相变材料层间，高度与相变材料装填高度一致，用于快速启动。优选的，相变材料为NaOH、FeCl3、NaNO3中的一种或多种的混合物，相变材料粒径为60-120目，相变材料均匀装填在热能回收室4中，与储氢材料床体5以最大面积接触。为了提高储氢材料床整体效率，储氢材料床体5材质为304冷拔不锈钢，厚度为2～4mm，储氢材料床体5的超薄外壳确保了较高的传热效率，镍铬加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置，其特征在于，包括装置外壳和设置在所述装置外壳内部的热能回收室、储氢材料床体和气体室，所述热能回收室设置在所述储氢材料床体和装置外壳之间，与所述储氢材料床体紧密接触，便于热能的提供和回收；所述储氢材料床体内部填充储氢材料；所述储氢材料床体顶部连通所述气体室。/n

【技术特征摘要】
1.一种可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置，其特征在于，包括装置外壳和设置在所述装置外壳内部的热能回收室、储氢材料床体和气体室，所述热能回收室设置在所述储氢材料床体和装置外壳之间，与所述储氢材料床体紧密接触，便于热能的提供和回收；所述储氢材料床体内部填充储氢材料；所述储氢材料床体顶部连通所述气体室。


2.根据权利要求1所述的可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置，其特征在于，所述热能回收室内部装填相变材料，所述相变材料内部设置有加热装置，所述加热装置高度与所述相变材料的填装高度一致，用于均匀加热相变材料，快速启动释氢过程。


3.根据权利要求2所述的可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置，其特征在于，所述装置外壳包括金属外壳和设置在所述金属外...

【专利技术属性】
技术研发人员：常景彩，董泽正，马春元，吴浩然，李一帆，孙悦，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东;37