本实用新型专利技术公开了一种新型水浴循环换热的固态储氢装置，包括内层储氢罐，内层储氢罐的顶部设置有顶部密封盖，顶部密封盖的顶部贯穿开设有加/放氢气口，加/放氢气口与吸放氢一体化气路系统连接；内层储氢罐的外侧套设有外层壳体，外层壳体的顶部一侧开设有与进水管路系统连接的进水管路口，外层壳体的顶部另一侧开设有与出水管路系统连接的出水管路口；内层储氢罐的内部设置有第一圆柱形泡沫铜、第二圆柱形泡沫铜及第三圆柱形泡沫铜。本实用新型专利技术优化了固态储氢合金材料的三维空间结构分布，大大提高了储氢合金材料的利用率；此外，采用水浴循环换热室的设计可保证换热均匀，保证固态储氢装置对外接负载的输出功率和能量效率。储氢装置对外接负载的输出功率和能量效率。储氢装置对外接负载的输出功率和能量效率。
【技术实现步骤摘要】
一种新型水浴循环换热的固态储氢装置
[0001]本技术涉及储氢设备领域，具体来说，涉及一种新型水浴循环换热的固态储氢装置。
技术介绍
[0002]由于不可再生能源的快速消耗，能源危机和环境污染问题日益严峻,因此从化石能源向绿色能源时代的转型是必然的。在多种可再生能源中，氢能作为低碳和零碳能源，且可通过水电解获得，得到了全球的青睐。
[0003]目前，氢气主要有三种储存方式：高压气态储氢、低温液态储氢以及固态合金材料储氢。高压容器储氢内部压力一般在35MPa以上，存在压力风险；液态储氢需要消耗大量能量压缩，且需维持低温保持，成本高；而储氢合金储氢量大、无污染且成本可控，使得固态储氢实用化成为可能。对于储氢合金而言，除了合金材料本身以外，如何巧妙地设计储氢装置，使得合金的性能最大化的得到利用也是影响其商业化的关键因素之一。
[0004]目前储氢装置的设计研究主要集中在储氢装置内部，即如何有效地控制好加/放氢过程中的热量传递，以及如何实现氢气与合金颗粒的充分接触问题。例如，中国专利CN111006123A，其装置通过采用圆柱形海绵来填充储氢合金，优化了固态储氢材料的三维空间分布，使得氢气与合金颗粒充分接触；然而该专利并未考虑到海绵材料的孔隙大小对于传热的影响，且未考虑到合金颗粒随着吸放氢循环的使用，逐渐粉化，造成合金粉末会在储氢罐底部的堆积。
[0005]针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
[0006](一)解决的技术问题
[0007]针对现有技术的不足，本技术提供了新型水浴循环换热的固态储氢装置，具备结构简单、高效、合金利用率高、吸放氢速率可控且成本低的优点，进而解决
技术介绍
中的问题。
[0008](二)技术方案
[0009]为实现上述具备结构简单、高效、合金利用率高、吸放氢速率可控且成本低的优点，本技术采用的具体技术方案如下：
[0010]一种新型水浴循环换热的固态储氢装置，包括内层储氢罐，内层储氢罐的顶部设置有与之相配合的顶部密封盖，顶部密封盖的顶部贯穿开设有加/放氢气口，且加/放氢气口与吸放氢一体化气路系统连接；内层储氢罐的外侧套设有与之相配合的外层壳体，且内层储氢罐和外层壳体均为圆柱形结构，外层壳体与内层储氢罐之间设置有换热室，外层壳体的顶部一侧开设有与换热室相连通的进水管路口，且进水管路口与进水管路系统连接，外层壳体的顶部另一侧开设有与换热室相连通的出水管路口，且出水管路口与出水管路系统连接；具体的，换热室处于内层储氢罐与外层壳体之间，且由进水管路口与出水管路口两
端构成；当储氢罐加氢时，由进水口向换热室涌入冷却液；当储氢罐放氢时，由进水口向换热室涌入已加热的冷却液；换热室内充满冷却液，增加了储氢罐与冷却液的换热面积，不仅换热均匀且提高了换热效率，从而提高了合金的吸/放氢速率；内层储氢罐的内顶部设置有第一圆柱形泡沫铜，第一圆柱形泡沫铜的底部设置有第二圆柱形泡沫铜，第二圆柱形泡沫铜的底部设置有第三圆柱形泡沫铜，且第一圆柱形泡沫铜、第二圆柱形泡沫铜及第三圆柱形泡沫铜的空隙大小逐渐递减。
[0011]进一步的，为了便于实现吸放氢气，吸放氢一体化气路系统包括与加/放氢气口连接的气体管路，气体管路的一端设置有第一流量阀门，第一流量阀门的一侧设置有减压阀，减压阀远离第一流量阀门的一侧设置有气体流量控制器，气体流量控制器远离减压阀的一侧设置有气体流量计，气体流量计远离气体流量控制器的一侧设置有第二流量阀门，第二流量阀门的底部设置有第一单向阀，第一单向阀的底部设置有负载，第二流量阀门远离气体流量计的一侧设置有第三流量阀门，第三流量阀门的顶部设置有第二单向阀，第二单向阀的顶部设置有溢流阀，第三流量阀门远离第二流量阀门的一侧设置有第四流量阀门，第四流量阀门远离第三流量阀门的一侧设置有加氢口。
[0012]进一步的，为了便于实现冷却液的添加，进水管路系统包括与进水管路口连接的进水管路，进水管路的顶部设置有第五流量阀门，第五流量阀门的顶部设置有第一质量流量控制器，第一质量流量控制器的顶部设置有第一质量流量计。
[0013]进一步的，为了便于实现冷却液的排出，出水管路系统包括与出水管路口连接的出水管路，出水管路的顶部设置有第六流量阀门，第六流量阀门的顶部设置有第二质量流量控制器，第二质量流量控制器的顶部设置有第二质量流量计。
[0014]进一步的，为了便于实现顶部密封盖与内层储氢罐之间的连接，顶部密封盖与内层储氢罐的外周外侧均开设有若干螺栓孔。换热室的顶端与内层储氢罐之间通过法兰盘连接，且法兰盘通过若干螺栓与内层储氢罐连接。
[0015](三)有益效果
[0016]与现有技术相比，本技术提供了新型水浴循环换热的固态储氢装置，具备以下有益效果：
[0017](1)本技术将储氢合金颗粒固定在圆柱形泡沫铜材料的孔隙中，优化了固态储氢合金材料在储氢装置内部的三维空间结构分布，使得氢气与储氢合金材料能够充分接触，确保固态储氢合金的利用率。
[0018](2)本技术中合金随着吸放氢循环，合金颗粒会逐渐破碎粉化，致使合金从30目泡沫铜孔隙中脱落至罐体底层堆积；因此储氢罐内的圆柱形泡沫铜材料呈现梯度分布的结构，孔隙大小由上而下分别为：30目、100目、300目；当合金颗粒破碎粉化从上层脱落，会逐渐填充进100目的泡沫铜孔隙材料中，以此类推，可使得合金颗粒在储氢装置中始终保持三维空间结构分布的一个状态，进一步地提升了固态储氢合金的利用率。
[0019](3)本技术采用水浴循环换热室设计，冷却液从进水口管路涌入换热室，换热室内充满冷却液后再从出水口管路涌出；加氢时，冷却液可对合金储氢罐进行冷却换热，提高储氢装置的散热效率，进而促进了储氢合金的吸氢速率；放氢时，加热后的冷却液可对合金储氢罐进行加热，通过储氢罐对合金进行加热，进而促进了储氢合金的放氢速率；该换热室设计中，换热室内充满冷却液，增加了储氢罐与冷却液的换热面积，不仅换热更加均匀且
提高了换热效率。
[0020](4)本技术内部固定储氢合金的材料，采用的是具有较高导热性的泡沫铜，可以更好地将罐体温度传递给每一块合金材料，提升了储氢合金的吸放氢速率。
[0021](5)本技术进出水管路系统可通过质量流量控制器调节水流的流速，根据负载对氢气的需求量，调节水流流速可以控制储氢罐体的换热速率，从而改善合金放氢速率。
[0022](6)本技术的进/出水管路系统中添置了单向阀，可以防止冷却液回流；加/放氢气口采用一体化，减少储氢罐与顶部密封盖的孔洞，降低了危险系数；吸放氢一体化气路系统中添置了单向阀，可以防止气流回溯，且添置了溢流阀，当管路气压过高时，可自动溢流稳压，提升管路系统的安全性。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种新型水浴循环换热的固态储氢装置，包括内层储氢罐(6)，该内层储氢罐(6)的顶部设置有与之相配合的顶部密封盖(2)，其特征在于，所述顶部密封盖(2)的顶部贯穿开设有加/放氢气口(1)，且所述加/放氢气口(1)与吸放氢一体化气路系统连接；所述内层储氢罐(6)的外侧套设有与之相配合的外层壳体(4)，且所述外层壳体(4)与所述内层储氢罐(6)之间设置有换热室(5)，所述外层壳体(4)的顶部一侧开设有与所述换热室(5)相连通的进水管路口(3)，且所述进水管路口(3)与进水管路系统连接，所述外层壳体(4)的顶部另一侧开设有与所述换热室(5)相连通的出水管路口(8)，且所述出水管路口(8)与出水管路系统连接；所述内层储氢罐(6)的内顶部设置有第一圆柱形泡沫铜(9)，所述第一圆柱形泡沫铜(9)的底部设置有第二圆柱形泡沫铜(10)，所述第二圆柱形泡沫铜(10)的底部设置有第三圆柱形泡沫铜(11)，且所述第一圆柱形泡沫铜(9)、所述第二圆柱形泡沫铜(10)及所述第三圆柱形泡沫铜(11)的空隙大小逐渐递减。2.根据权利要求1所述的一种新型水浴循环换热的固态储氢装置，其特征在于，所述内层储氢罐(6)和所述外层壳体(4)均为圆柱形结构。3.根据权利要求1所述的一种新型水浴循环换热的固态储氢装置，其特征在于，所述吸放氢一体化气路系统包括与所述加/放氢气口(1)连接的气体管路(1
‑
1)，所述气体管路(1
‑
1)的一端设置有第一流量阀门(1
‑
2)，所述第一流量阀门(1
‑
2)的一侧设置有减压阀(1
‑
3)，所述减压阀(1
‑
3)远离所述第一流量阀门(1
‑
2)的一侧设置有气体流量控制器(1
‑
4)，所述气体流量控制器(1
‑
4)远离所述减压阀(1
‑
3)的一侧设置有气体流量计(1
‑
5)，所述气体流量计(1
‑
5)远离所述气体流量控制器(1
‑
4)的一侧设置有第二流量阀门(1
‑
6)，所述第二流量阀门(1
‑
6)的底部设置有第一单向阀(1
‑
7)，所述第一单向阀(1
‑
7)的底部设置有负载(1
‑
8)，所述第二流量阀门(1<...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩树民，刘晶晶，菅璐，席宁，胡羽洁，郭欣，
申请(专利权)人：包头中科轩达新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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