一种储氢瓶加氢系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种储氢瓶加氢系统及方法，涉及气体存储技术领域，该系统包括包括氢瓶、散热系统、总控器和氢气导入器，所述氢气导入器连接氢瓶进气口并用于向氢瓶内导入氢气；所述散热系统包括冷却换热管线、冷却物质导入器和冷却物质导出模组，所述冷却换热管线设在氢瓶内部，冷却换热管线能够与氢瓶内部进行热交换并降低氢瓶内部温度；所述冷却物质导入器上具有控制其内部冷却物质流入量的冷却物质口流量控制器，所述氢气导入器上具有控制其内部的氢气流入量的氢气入口流量控制器。本发明专利技术通过在氢瓶内设置冷却换热管线，通过调节氢瓶内的冷却温度，可快速实现导入的氢气与金属形成金属氢化物，产生大量吸氢现象；进而实现氢气的大量存储。的大量存储。的大量存储。

【技术实现步骤摘要】
一种储氢瓶加氢系统及方法


[0001]本专利技术涉及气体存储
，具体是一种储氢瓶加氢系统及方法。

技术介绍

[0002]氢气化学式为H2，常温常压下，是一种极易燃烧、无色透明、无臭无味且难溶于水的气体；氢作为能源，有着无可比拟的优势：氢的燃烧热值高，每千克氢燃烧后的能量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍；氢燃烧的产物是水，对环境零污染；氢在地球的储量极其丰富(从海水制备)，并可再生和重复利用。
[0003]从氢的制取到氢的具体应用，氢的存储是必不可少环节，但由于氢是易燃易爆物质，如何安全、低廉、长时地储氢成为氢能利用的关键。现有的氢气是直接存放在氢气瓶装置，通过导出及导入装置实现氢气的导入及排出；无法根据需要进行氢气的存储及释放。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种储氢瓶加氢系统及方法，以解决
技术介绍
的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种储氢瓶加氢系统，包括氢瓶、散热系统、总控器和氢气导入器，所述氢气导入器连接氢瓶进气口并用于向氢瓶内导入氢气；所述散热系统包括冷却换热管线、冷却物质导入器和冷却物质导出模组，所述冷却换热管线设在氢瓶内部并且内部导流冷却物质，冷却换热管线能够与氢瓶内部进行热交换并降低氢瓶内部温度；所述冷却物质导入器连接冷却换热管线的一端并向冷却换热管线内导入冷却物质；所述冷却物质导出模组连接冷却换热管线的另一端并将冷却换热管线内的冷却物质导出；所述冷却物质导入器上具有控制其内部冷却物质流入量的冷却物质口流量控制器，所述氢气导入器上具有控制其内部的氢气流入量的氢气入口流量控制器，所述总控器与氢气入口流量控制器及冷却物质口流量控制器均相电性连接并控制两者工作状态。
[0007]在上述技术方案的基础上，本专利技术还提供以下可选技术方案：
[0008]在一种可选方案中：所述氢瓶内还安装有温度测量器，所述温度测量器与总控器相电性连接，温度测量器用于器量氢瓶内部的温度并将之信号传递至总控器。
[0009]在一种可选方案中：所述冷却换热管线具有多股换热管道并且每股换热管道均呈波浪状布线。
[0010]在一种可选方案中：所述冷却物质为水或油。
[0011]一种基于权利要求所述的储氢瓶加氢系统的储氢瓶加氢方法，包括以下步骤：
[0012]步骤：采用温度测量器器量氢瓶内部温度并将器量的数据传送至总控器；
[0013]步骤：根据温度测量器传递的数据调节冷却物质口流量控制器的冷却物质流入量的设定值以及调节氢气入口流量控制器中的氢气流入量的设定值。
[0014]相较于现有技术，本专利技术的有益效果如下：
[0015]1、本专利技术通过在氢瓶内设置冷却换热管线，通过调节氢瓶内的冷却温度，可快速
实现导入的氢气与金属形成金属氢化物，产生大量吸氢现象；进而实现氢气的大量存储；
[0016]2、本专利技术通过冷却物质口流量控制器和氢气入口流量控制器可实现对进入氢瓶内的氢气以及冷却物质依据氢瓶内进行控制，适应氢瓶内的温度以及氢瓶吸氢效率。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的一个实施例中的该系统结构示意图。
[0018]图2为在储氢合金吸氢过程中所能吸收之最大氢气含量与氢气浓度关系的示意图。
[0019]图3为储氢合金吸放热之反应焓与反应熵变化示意图。
[0020]图4为储氢合金吸氢释氢过程中相变变化示意图。
[0021]附图标记注释：氢瓶1、冷却换热管线2、总控器3、冷却物质导入器6、冷却物质导出模组7、冷却物质口流量控制器8、氢气导入器9、氢气入口流量控制器91、温度测量器10。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明；在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在实际应用中，各部件的形状、厚度或高度可扩大或缩小。本专利技术所列举的各实施例仅用以说明本专利技术，并非用以限制本专利技术的范围。对本专利技术所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本专利技术的精神与范围。
[0023]储氢合金吸氢概述
[0024]当气态氢分子接触储氢合金表面时，氢分子先分解成氢原子，再以扩散方式进入金属晶格间隙位置，当晶格内氢原子增高到一定浓度时，氢原子即与金属形成金属氢化物，产生大量吸氢现象。
[0025]1、储氢合金吸氢动力学性质
[0026]储氢合金为合金属(M)与氢气分子(H2)产生反应，生成金属氢化物(MH
n
)，储存氢气，为一可逆反应。反应式如下所示：
[0027][0028](M为储氢合金；MHn为金属氢化物；
△
H为反应热)
[0029]从上述反应，进一步探讨得知其吸氢反应过程可大致分为：
[0030]1)物理吸附(Physisorption)：
[0031]储氢合金与氢气接触后，合金表面与氢分子(H2)之间产生凡得瓦耳力(Van der Waals force)，使气体吸附于合金表面。
[0032][0033]2)化学吸附(Chemisorption)：
[0034]合金表面上氢分子分解成氢原子，并产生化学吸附热。
[0035][0036]3)表面渗透(Surface Penetration)：
[0037]表面吸附氢原子藉由合金表面缺陷，渗透至储氢材料内部，并进入晶体结构之四面体与八面体格隙位置，形成α相固溶体；
[0038]4)扩散(Diffusion)：
[0039]当反应持续进行，固溶于合金中的氢原子克服了化学吸附至合金内部的活化能障后，持续往合金内部扩散，此过程将使大量氢气储存于合金内部。
[0040]5)金属氢化物(Hydrideformation)：
[0041]随着氢原子大量的储存于合金格隙位置，使得α相固溶体趋近于饱和，部分的氢原子会与固溶体产生反应，形成高含氢量之β相，即为稳定之储氢合金；
[0042]2、储氢合金吸氢速率
[0043]氢气吸收(absorption)速率表示式为：
[0044][0045]其中C
a
与E
a
分别为各合金材料吸氢时的反应时间常数和所需活化能，例子：C
a
＝59.187sec
‑1、E
a
＝21179.60J/mo l e；P
eq,a
为吸氢平衡压力、ρ
s
为合金密度；ρ
sat
为合金吸收氢气且已达饱和状态下的密度，其值为8416kg/m3； R
g
为气体常数；T为温度。当氢气气体压力大于平衡压力且合金饱和密度大于合金密度，两条件同时成立下，合金才会做吸氢动作，此时m
a
为正值。
[0046]3、储氢合金吸氢热力学性质
[0047]当氢气进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储氢瓶加氢系统，包括氢瓶、散热系统、总控器和氢气导入器，所述氢气导入器连接氢瓶进气口并用于向氢瓶内导入氢气；其特征在于，所述散热系统包括冷却换热管线、冷却物质导入器和冷却物质导出模组，所述冷却换热管线设在氢瓶内部并且内部导流冷却物质，冷却换热管线能够与氢瓶内部进行热交换并降低氢瓶内部温度；所述冷却物质导入器连接冷却换热管线的一端并向冷却换热管线内导入冷却物质；所述冷却物质导出模组连接冷却换热管线的另一端并将冷却换热管线内的冷却物质导出；所述冷却物质导入器上具有控制其内部冷却物质流入量的冷却物质口流量控制器，所述氢气导入器上具有控制其内部的氢气流入量的氢气入口流量控制器，所述总控器与氢气入口流量控制器及冷却物质口流量控制器均相电性连接并控制两者工...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡升弘，林传宜，
申请(专利权)人：海南天宇科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：