【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储氢领域，特别涉及一种固态储氢装置。
技术介绍
1、氢能在促进经济社会实现低碳环保发展中发挥重要作用，氢的制备、存储和应用都还存在挑战，氢能体系的构建还待完善，其中氢气的储运技术是氢能发展中相对薄弱的环节，是氢能利用走向实用化、规模化和产业化的关键。相比于高压气态储氢和低温液氢储氢，固态材料储氢具有体积储氢密度高、安全性好、操作条件温和等优点，已逐步被关注和实现实用化。目前，固态储氢技术及装置的应用中还存在以下问题：
2、(1)高密度储氢材料活化问题
3、以ab、ab2型为代表的ti系以及v基bcc高容量储氢材料，在初始吸氢阶段活化处理非常困难，一般需要高温或长时间孕育才能逐步活化，这对固态储氢装置的实际应用带来了不小的挑战。
4、(2)储氢材料的毒化问题
5、目前市售氢气中的杂质会在储氢材料的氢化物粒子表面发生反应，降低吸收与释放氢的速度和吸氢量，这种现象称为“表面中毒”，这一现象的存在会对用新的氢气反复进行吸收和释放循环反应的氢化物利用带来问题，不同的杂质类型及含量对于不同的储氢材料的毒化程度不同，因此，实际应用是氢气中的杂质允许量是选择储氢材料体系和类型的重要标准之一。
6、(3)储氢材料的再生处理
7、储氢材料被毒化以后，需要进行再活化处理，也叫“再生”处理，再生处理后的储氢材料可以不同程度的恢复活性，实际应用时，储氢材料吸放氢循环即是使用纯氢，合金中毒也不能完全避免，但是合金经常中毒时，如用超高纯氢气清洗、加热抽真空等手段再处理，很容
8、综上所述，如何在相对温和简单的条件下，解决好固态储氢材料及装置的活化、再生及循环寿命问题，是实现固态储氢技术高值化应用的关键。
技术实现思路
1、针对现有技术的问题，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种固态储氢装置，提高了固态储氢装置活化处理速度及吸放氢循环寿命。
2、本专利技术的一种固态储氢装置，所述装置包括：储氢装置罐体1、阀门2、过滤片3，所述储氢装置罐体1内设有储氢材料，所述储氢材料包括储氢材料a4、储氢材料b 5，所述储氢材料a4与储氢材料b 5分层装填但在交界处直接接触，其中所述储氢材料a4装填在储氢装置1的上部靠阀门端，储氢材料b 5装填在储氢装置1的下部。
3、优选地，所述储氢装置罐体1的活化、吸放氢循环以及再生处理在室温～100℃的水浴环境下即可完成，易于实现且不增加固态储氢技术中的安全可靠性风险。
4、优选地，所述的固态储氢装置罐体一般为铝合金或不锈钢材质。
5、优选地，所述储氢装置罐体1内的氢气只由阀门2进出，过滤片3用于分离储氢材料粉体和氢气。
6、优选地，所述过滤片3设于阀门2与储氢材料a4之间，并固定在阀门2的通气孔上。
7、优选地，所述过滤片3为金属粉末冶金烧结或金属丝网压制而成，过滤精度为0.5～3μm；所述过滤片3上方设有密封垫，以提高密封性能，其中密封垫材质包括但不限于聚四氟乙烯、氟胶中的一种或几种。
8、优选地，按重量百分比，储氢材料中储氢材料a4装填的质量比例5％～50％，储氢材料b 5装填质量相应比例为50％～95％。
9、优选地，所述储氢材料a4、储氢材料b5为颗粒或粉末。
10、进一步地，所述储氢材料a4、储氢材料b5均为粉末状。
11、优选地，所述储氢材料a4为储氢密度较低、但活化速度较快且易粉化和再生的稀土系ab5(a侧一般为稀土元素中的一种或几种元素，b侧一般为ni、co、mn、al、cu、fe等中的一种或几种元素。)、ab3(a侧一般为稀土和mg、ca等元素中的一种或几种元素，b侧一般为ni、co、mn、al、cu、fe等中的一种或几种元素。)、ab3.5(a侧一般为稀土和mg、ca等元素中的一种或几种元素，b侧一般为ni、co、mn、al、cu、fe等中的一种或几种元素。)型储氢材料中的一种或几种，重量储氢密度为1.4wt～1.7wt％。
12、优选地，所述储氢材料a活化和毒化后的再生处理温度≤100℃，即水热条件下可以实现。
13、优选地，所述储氢材料b 5为储氢密度较高但很难活化和再生的钛系ab(a侧一般为ti、zr一种或两种元素组成，b侧一般为mn、cr、co、稀土中的一种或几种元素组成。)、ab2(a侧一般为ti、zr一种或两种元素组成，b侧一般为mn、cr、co、v、稀土中的一种或几种元素组成。)、v基bcc型(一般由v和ti、zr、fe、cr、mn等中的一种或几种元素组成的固溶体)储氢材料中的一种或几种，重量储氢密度为1.8wt～3.8wt％。
14、优选地，所述储氢材料b活化困难且毒化后的再生处理温度≥100℃，一般水热条件难以实现。
15、本专利技术的一种固态储氢装置，两种或两种以上不同储氢密度、循环寿命、活化性能以及再生性能的金属储氢材料。一种储氢密度较低但循环寿命及活化再生性能较好的储氢材料a装填在储氢装置充放氢接口处，一种储氢密度高但循环寿命及活化再生性能较差的储氢材料b装填在储氢装置底部。充氢时，氢分子首先被材料a分解成氢原子，材料a对材料b的活化起到催化作用，可以明显提高材料b的活化速度，将材料b的活化温度降低至100℃以下，使得固态储氢装置的活化易于实现且不影响装置的安全可靠性，同时，氢气中的杂质气体也优先被材料a吸收，材料a部分被氧化或毒化，吸放氢循环性能下降，材料b循环性能提高。放氢时，b放出的超高纯氢气经过a后，对a起到净化再生作用，材料a吸放氢性能被部分或全部恢复。如此反复循环，可以大大提高固态储氢装置的活化速度和循环稳定性。
16、有益效果
17、(1)本专利技术涉及的储氢材料a、b两者具备独立的吸放氢功能，在提高储氢密度的同时又能相互协同促进，充氢过程中靠近瓶口的材料a自身优先吸氢活化的同时，充当了材料b的催化剂，降低了材料b的活化难度，由于储氢材料a先吸氢粉化后也会优先吸附氢气中的杂质气体，从而提高了与储氢材料b反应的氢气的纯度，降低了储氢材料b的毒化风险；放氢过程中材料b放出的超高纯氢气经过储氢材料a，可以对储氢材料a进行冲洗净化，起到了再生处理的作用，使其恢复吸放氢性能。因此，整个储氢装置表现出活化速度加快，循环寿命提高并具备自洁再生处理的特性和功能，大大提高了固态储氢装置的安全可靠性和使用寿命，但是，如果上层为储氢材料b、下层为储氢材料a，同样可以提高储氢装置的活化速度，但循环寿命无法得到明显改善。
18、(2)与现有其他技术相比，本专利技术固态储氢材料常见易获得，也不需要特殊处理或添加其他非储氢材料类催化剂，操作简单易又能降低成本和能耗。
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1.一种固态储氢装置，所述装置包括：储氢装置罐体(1)、阀门(2)、过滤片(3)，其特征在于，所述储氢装置罐体(1)内设有储氢材料，所述储氢材料包括储氢材料A(4)、储氢材料B(5)，所述储氢材料A(4)与储氢材料B(5)分层装填但在交界处直接接触，其中所述储氢材料A(4)装填在储氢装置(1)的上部靠阀门端，储氢材料B(5)装填在储氢装置(1)的下部。
2.根据权利要求1所述固态储氢装置，其特征在于，所述储氢装置罐体(1)的活化、吸放氢循环以及再生处理在室温～100℃的水浴环境。
3.根据权利要求1所述固态储氢装置，其特征在于，所述过滤片(3)设于阀门(2)与储氢材料A(4)之间，并固定在阀门(2)的通气孔上。
4.根据权利要求1所述固态储氢装置，其特征在于，所述储氢装置罐体(1)内的氢气只由阀门(2)进出，过滤片(3)用于分离储氢材料粉体和氢气；
5.根据权利要求1所述固态储氢装置，其特征在于，按重量百分比，储氢材料中储氢材料A(4)5％～50％，储氢材料B(5)50％～95％。
6.根据权利要求1所述固态储氢装置，其
7.根据权利要求1所述固态储氢装置，其特征在于，所述储氢材料A(4)为稀土系AB5、AB3、AB 3.5型储氢材料中的一种或几种，重量储氢密度为1.4wt～1.7wt％。
8.根据权利要求1所述固态储氢装置，其特征在于，所述储氢材料A活化和毒化后的再生处理温度≤100℃。
9.根据权利要求1所述固态储氢装置，其特征在于，所述储氢材料B(5)为钛系AB、AB2、V基BCC型储氢材料中的一种或几种，重量储氢密度为1.8wt～3.8wt％。
10.根据权利要求1所述固态储氢装置，其特征在于，所述储氢材料B活化困难且毒化后的再生处理温度≥100℃。
...【技术特征摘要】
1.一种固态储氢装置，所述装置包括：储氢装置罐体(1)、阀门(2)、过滤片(3)，其特征在于，所述储氢装置罐体(1)内设有储氢材料，所述储氢材料包括储氢材料a(4)、储氢材料b(5)，所述储氢材料a(4)与储氢材料b(5)分层装填但在交界处直接接触，其中所述储氢材料a(4)装填在储氢装置(1)的上部靠阀门端，储氢材料b(5)装填在储氢装置(1)的下部。
2.根据权利要求1所述固态储氢装置，其特征在于，所述储氢装置罐体(1)的活化、吸放氢循环以及再生处理在室温～100℃的水浴环境。
3.根据权利要求1所述固态储氢装置，其特征在于，所述过滤片(3)设于阀门(2)与储氢材料a(4)之间，并固定在阀门(2)的通气孔上。
4.根据权利要求1所述固态储氢装置，其特征在于，所述储氢装置罐体(1)内的氢气只由阀门(2)进出，过滤片(3)用于分离储氢材料粉体和氢气；
5.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒲朝辉，吴铸，许小鸥，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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