一种储氢材料、储氢反应器及方法技术

本发明专利技术提出一种储氢材料、储氢反应器及方法，通过储氢材料在不同含氢量下的显色或透光效应，使不同氢气含量的粒子以可视信号进行区分，直观反映反应器内储氢材料的储氢量，便于控制；且通过改善储氢材料在反应器内的分散状态，可增大气固有效接触面积和储放氢反应效率，同时不造成额外的分离耗能，以改善现有技术中利用储氢合金储放氢时储放氢速度慢，循环损耗大以及控制困难的技术难题。损耗大以及控制困难的技术难题。损耗大以及控制困难的技术难题。

【技术实现步骤摘要】
一种储氢材料、储氢反应器及方法


[0001]本专利技术涉及储氢
，尤其涉及一种储氢材料、储氢反应器及方法。

技术介绍

[0002]氢气的储存和运输是当前氢能产业链的一个瓶颈问题。为了提升氢气存储和运输过程的安全性，储氢金属材料成为了一个热门的研究方向，因为该储氢材料在吸收氢气后可以稳定存在，避免了氢气作为易燃、易爆化学品在存储和运输中的安全隐患。然而，储氢金属材料一般利用储氢合金往往存在储放氢动力学条件差，储放氢速度慢，循环损耗大的问题；此外，储放氢性能与储氢量有关，随着储放氢过程在动态变化之中，造成控制困难。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本专利技术的目的在于提出一种储氢材料、储氢反应器及方法，通过储氢材料在不同含氢量下的显色或透光效应，使不同氢气含量的粒子以可视信号进行区分，直观反映反应器内材料储氢量，便于控制；且通过改善储氢材料在反应器内的分散状态，可增大气固有效接触面积和储放氢反应效率，同时不造成额外的分离耗能。
[0005]为达到上述目的，根据本专利技术的第一个方面提出了一种储氢材料，所述储氢材料的粒径为0.5
‑
10μm，其包括储氢合金和磁性纳米粒子，以所述储氢材料的质量为基准，所述储氢合金的质量百分含量为20
‑
80％；所述储氢合金为包含具有氢致显色反应的稀土金属、过渡金属、碱金属和碱土金属中的至少一种。
[0006]在一些实施例中，以所述储氢材料的质量为基准，所述磁性纳米粒子的质量百分含量为20
‑
80％，所述磁性纳米粒子具有磁导向性，其包括磁性内核，所述磁性内核为具有超顺磁或铁磁性质的Fe3O4或γ
‑
Fe2O3制成。
[0007]在一些实施例中，所述磁性纳米粒子还包括包裹在所述磁性内核外的高分子聚合物、硅或羟基磷灰石的壳层。
[0008]根据本专利技术的第二个方面提出了一种储氢反应器，包括：
[0009]本体，其内部包含上述任一实施例中的储氢材料；
[0010]显色观察单元，其设置在所述本体的上方并与所述本体连通；和
[0011]磁场发生器，其通电产生磁场，所述储氢材料在所述磁场作用下分散形成沸腾床层。
[0012]在一些实施例中，储氢反应器还包括样品取集器，其设置在所述本体内，用于将所述本体内的所述储氢材料送至所述显色观察单元内。
[0013]在一些实施例中，所述本体上设有气体入口、气体出口、储氢材料入口和显色颗粒出口；所述气体入口用于通入待存储的氢气；所述气体出口用于排出储放氢反应后的气体；所述储氢材料入口用于通入所述储氢材料；所述显色颗粒出口位于所述本体与所述显色观察单元连通处，所述储氢材料通过所述显色颗粒出口进入所述显色观察单元内。
[0014]在一些实施例中，所述显色观察单元具有光学检测记录功能且为具有一定容纳空间的透明材质制成；所述储氢材料通过所述磁场在所述显色观察单元内均匀分散。
[0015]在一些实施例中，所述储氢材料在所述显色观察单元内的浓度范围为0.1
‑
1g/L。
[0016]根据本专利技术的第三个方面提出了一种磁性储氢的方法，包括：
[0017]利用选定波长的激光器对储氢材料的储氢量为饱和值0
‑
100％内的不同点的透光率进行检测，拟合储氢量
‑
透光率曲线；和
[0018]组装上述任一实施例中所述的反应器，使得储氢材料在显色观察单元内的浓度范围为0.1
‑
1g/L内的一定值；利用相同所述激光器检测所述显色观察单元内所述储氢材料透光率的变化，并与所储氢量
‑
透光率曲线比对，获得实时的储氢量。
[0019]在一些实施例中，所述选定波长的选择方法为：光分析装置在可见光范围内测量储氢量为饱和状的储氢材料在所述显色观察单元的透射光谱，选择透光率最大的波长为所述选定波长。
[0020]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0021]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0022]图1是本专利技术一实施例提出的储氢反应器的结构示意图。
[0023]图2是本专利技术又一实施例提出的储氢反应器的结构示意图。
[0024]图3是本专利技术另一实施例提出的储氢反应器的结构示意图。
[0025]图4是本专利技术另一实施例提出的储氢反应器的结构示意图。
[0026]图5是本专利技术实施例提出的储氢反应器进行储氢的方法流程图。
[0027]附图标记：
[0028]本体1；显色观察单元2；磁场发生器3；样品取集器4；气体入口5；气体出口6；储氢材料入口7；显色颗粒出口8；排污口9。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照实施例，对本专利技术进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他技术方案，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]本专利技术的目的在于提出一种储氢材料、储氢反应器及方法，通过储氢材料在不同含氢量下的显色或透光效应，使不同氢气含量的粒子以可视信号进行区分，直观反映反应器内储氢材料的储氢量；此外将储氢材料放置在储氢反应器中，并配合显色观察单元2实现流化状态的储放氢反应和储氢材料储量的实时直观观测，便于直观控制本体1内储氢材料的储氢量。
[0031]为达到上述目的，根据本专利技术的第一个方面提出了一种储氢材料，储氢材料的粒径为0.5
‑
10μm，其包括储氢合金和磁性纳米粒子，以储氢材料的质量为基准，储氢合金的质
量百分含量为20
‑
80％；储氢合金为包含具有氢致显色反应的稀土金属、过渡金属、碱金属和碱土金属中的至少一种。储氢合金是在一定温度和压力下能够可逆地吸收、存储和释放氢气，其在储氢过程中，氢分子吸附到合金表面分解为氢原子并进入到储氢合金的晶格内，形成金属氢化物；在放氢过程中，金属氢化物晶格内的氢原子从晶格内脱离并重新结合成氢分子。
[0032]不限于任何理论，通过磁性纳米粒子和储氢合金复合，例如利用球磨法将磁性纳米粒子与储氢合金粉末按所需比例混合，在球磨机中共同研磨至所需粒径。在磁场作用下，储氢合金可处于分散状态，改善了现有储氢材料容易团聚且与氢气接触面积小，储放氢速度反应效率低的技术问题。本实施例利用磁性纳米粒子的磁导向性增大了储氢材料的气固有效接触面积和储放氢反应效率，同时不造成额外的分离耗能。此外储氢合金为包含具有氢致显色反应的稀土金属、过渡金属、碱金属和碱土金属中的至少一种，利用储氢材料在不同含氢量下的显色或透光效应，使不同氢气含量的粒子以可视信号进行区分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储氢材料，其特征在于，所述储氢材料的粒径为0.5
‑
10μm，其包括储氢合金和磁性纳米粒子，以所述储氢材料的质量为基准，所述储氢合金的质量百分含量为20
‑
80％；所述储氢合金为包含具有氢致显色反应的稀土金属、过渡金属、碱金属和碱土金属中的至少一种。2.根据权利要求1所述的储氢材料，其特征在于，以所述储氢材料的质量为基准，所述磁性纳米粒子的质量百分含量为20
‑
80％，所述磁性纳米粒子具有磁导向性，其包括磁性内核，所述磁性内核为具有超顺磁或铁磁性质的Fe3O4或γ
‑
Fe2O3制成。3.根据权利要求1所述的储氢材料，其特征在于，所述磁性纳米粒子还包括包裹在所述磁性内核外的高分子聚合物、硅或羟基磷灰石的壳层。4.一种储氢反应器，其特征在于，包括：本体，其内部包含权利要求1
‑
3中任一所述的储氢材料；显色观察单元，其设置在所述本体的上方并与所述本体连通；和磁场发生器，其通电产生磁场，所述储氢材料在所述磁场作用下分散形成沸腾床层。5.根据权利要求4所述的反应器，其特征在于，还包括样品取集器，其设置在所述本体内，用于将所述本体内的所述储氢材料送至所述显色观察单元内。6.根据权利要求4或5所述的反应器，其特征在于，所述本体上设有气体入口、气体出口、储氢材料入口和显色颗粒出口；所述气体入口...

【专利技术属性】
技术研发人员：张畅，王金意，郭海礁，徐显明，潘龙，
申请(专利权)人：四川华能氢能科技有限公司华能集团技术创新中心有限公司四川华能太平驿水电有限责任公司四川华能宝兴河水电有限责任公司四川华能嘉陵江水电有限责任公司四川华能东西关水电股份有限公司四川华能康定水电有限责任公司四川华能涪江水电有限责任公司华能明台电力有限责任公司，
类型：发明
国别省市：