【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于含氢气体分离纯化，涉及一种高纯氢生产、储存装置，具体涉及一种自热式的两级氢气纯化、储存装置。
技术介绍
1、氢气具有来源广泛、能量密度高等优点且氢气燃烧对环境无污染，因而是公认的21世纪“终极能源”，而在氢气的开发利用中，纯化、储存是极为重要的环节；高纯氢气的需求正在逐年增加，目前工业副产氢是高纯氢气来源的重要组成部分之一，在未来具有较大的发展前景。
2、目前氢气的纯化方式主要有变压吸附技术、膜分离技术和金属氢化物分离纯化技术。对于变压吸附技术，其对微量杂质的分离较为困难，设备占地面积大，且由于其需要对含氢气体加压，存在一定的安全隐患；对于膜分离技术而言，其膜面易发生污染，处理量低，且高性能膜造价昂贵，难以在大规模工业生产中应用；对于金属氢化物分离纯化技术，其可对混合气体中氢气组分实现高效分离与储存，具有技术工艺成熟、产品气纯度高、对能源的消耗低、安全性能高等优点。
3、然而储氢合金材料的吸放氢过程是一个强吸放热的过程，材料本身导热性能差，吸放氢速率缓慢，在装置内部增加过多的换热构件，会导致装置的体积储氢密度降低，当原料气中杂质含量较高时，单级金属氢化物纯化、储存装置往往不能直接获得超高纯氢气，因此亟需研制一种自热式的两级氢气纯化、储存装置。
技术实现思路
1、为克服现有技术中的问题，本专利技术的目的是提供一种自热式的两级氢气纯化、储存装置，该装置打通纯化-储存新技术路径，在既能保证热量在装置内部循环，又不需要额外增加换热构件的前提下，使原料气
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种自热式的两级氢气纯化、储存装置，包括装有金属氢化物材料的内部罐体和外部罐体；
4、内部罐体设置在外部罐体内，内部罐体的顶部设置有含氢气体进管；内部罐体底部设置有气体出口管路；
5、外部罐体的底部设置有二级纯化杂质气体出口管路，外部罐体顶部设置有气体循环管路，气体循环管路入口与气体出口管路相连通。
6、进一步的，内部罐体和外部罐体的顶部设置有顶部平盖封头，内部罐体和外部罐体的底部设置有底部平盖封头。
7、进一步的，含氢气体进管上设置有流量计、流量控制阀门与压力计。
8、进一步的，内部罐体内部设置有第一多孔筛管，第一多孔筛管与含氢气体进管相连通。
9、进一步的，外部罐体内设置有第二多孔筛管，气体循环管路出口与第二多孔筛管相连通。
10、进一步的，第一多孔筛管与第二多孔筛管的表面开设有若干孔径小于等于1μm的孔。
11、进一步的，二级纯化杂质气体出口管路上设置有外部罐体背压阀门。
12、进一步的，内部罐体下方设置有一级纯化杂质气体出口管路和四通，气体出口管路与四通的第一入口相连通，四通的第一出口与内部罐体背压阀门相连，内部罐体背压阀门与一级纯化杂质气体出口管路相连通；四通的第二出口与第三出口分别与气体循环管路入口相连通。
13、进一步的，外部罐体中的金属氢化物材料与内部罐体中的金属氢化物材料的吸放氢反应热相同。
14、进一步的，内部罐体、外部罐体、循环管路、气体出口管路与二级纯化杂质气体出口管路材料为碳纤维复合材料或阳极氧化处理后的6061铝合金材料。
15、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
16、本专利技术中通过设置内部罐体和外部罐体，在内部罐体吸收氢气放出热量时，外部罐体放出氢气吸收热量，二者间实现了热量的自循环，可不在装置内部增加其余的换热结构，有效的提高了装置的体积储氢密度。同时，基于该流程，可连续获得高纯氢气。本专利技术中含氢气体首先通入内部罐体进行一级纯化，一级纯化结束后，所得高纯氢气经底部循环管路通入外部罐体，进行二级纯化。两级纯化后所得到的氢气纯度更高，其中各杂质组分含量更低。本专利技术中内外两个罐体内部可填装不同种类、不同吸放氢平衡压的金属氢化物材料，在反应温度近似的情况下，可以直接实现氢气的低压吸收和高压释放，直接实现对于氢气的加压过程，节约资源，并降低压缩氢气所带来的安全风险。
17、进一步的，通过控制阀门控制气体流量，同时确保通入内部罐体内的氢气分压大于内部罐体内的金属氢化物材料的吸氢平衡压力，确保金属氢化物材料能发生吸氢反应。
18、进一步的，本专利技术中的含氢气体进管在与金属氢化物接触的部分采用了孔径小于1μm的第二多孔筛管，第二多孔筛管可以有效阻止金属氢化物材料进入多孔筛管中，但能使含氢气体快速均匀流入内部罐体中；降低了氢气渗透距离，降低了装置内温度梯度，增大了氢气分压，有效的提高了金属氢化物吸放氢反应速度；第一多孔筛管同样能够达到与第二多孔筛管相同的效果。
19、进一步的，当内部罐体内氢气压力小于预设值时，内部罐体背压阀门关闭，阻止气体流出，增大氢气回收率。
20、进一步的，外部罐体和内部罐体中的金属氢化物材料的吸放氢反应热近似相同，使得该纯化、储存装置在吸放氢过程中不需要加入额外的热源，减少换热内构件。本专利技术通过内外两个罐体内金属氢化物材料交替进行吸放氢反应，实现了热量的自循环供应，以及对于含氢气体的两级纯化，该装置省略了换热结构，增加了体积储氢密度，进一步提高了所得氢气纯度，本专利技术的装置所得氢气纯度可达到99.999％。
21、进一步的，内部罐体、外部罐体、循环管路、气体出口管路、二级纯化杂质气体出口管路材料为碳纤维复合材料或阳极氧化处理后的6061铝合金材料；确保装置各部分能够承受一定的压力，不会发生失效变形。
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1.一种自热式的两级氢气纯化、储存装置，其特征在于，包括装有金属氢化物材料的内部罐体(10)和外部罐体(9)；
2.根据权利要求(1)所述的自热式的两级氢气纯化、储存装置，其特征在于，内部罐体(10)和外部罐体(9)的顶部设置有顶部平盖封头(8)，内部罐体(10)和外部罐体(9)的底部设置有底部平盖封头(13)。
3.根据权利要求(1)所述的自热式的两级氢气纯化、储存装置，其特征在于，含氢气体进管(4)上设置有流量计(1)、流量控制阀门(2)与压力计(3)。
4.根据权利要求(1)所述的自热式的两级氢气纯化、储存装置，其特征在于，内部罐体(10)内部设置有第一多孔筛管(11)，第一多孔筛管(11)与含氢气体进管(4)相连通。
5.根据权利要求(4)所述的自热式的两级氢气纯化、储存装置，其特征在于，外部罐体(9)内设置有第二多孔筛管(19)，气体循环管路(5)出口与第二多孔筛管(19)相连通。
6.根据权利要求(5)所述的自热式的两级氢气纯化、储存装置，其特征在于，第一多孔筛管(11)与第二多孔筛管(19)的表面开设有若干
7.根据权利要求(1)所述的自热式的两级氢气纯化、储存装置，其特征在于，二级纯化杂质气体出口管路(14)上设置有外部罐体背压阀门(15)。
8.根据权利要求(1)所述的自热式的两级氢气纯化、储存装置，其特征在于，内部罐体(10)下方设置有一级纯化杂质气体出口管路(18)和四通(16)，气体出口管路(12)与四通(16)的第一入口相连通，四通(16)的第一出口与内部罐体背压阀门(17)相连，内部罐体背压阀门(17)与一级纯化杂质气体出口管路(18)相连通；四通(16)的第二出口与第三出口分别与气体循环管路(5)入口相连通。
9.根据权利要求(1)所述的自热式的两级氢气纯化、储存装置，其特征在于，外部罐体(9)中的金属氢化物材料与内部罐体(10)中的金属氢化物材料的吸放氢反应热相同。
10.根据权利要求(1)所述的自热式的两级氢气纯化、储存装置，其特征在于，内部罐体(10)、外部罐体(9)、循环管路(5)、气体出口管路(12)与二级纯化杂质气体出口管路(14)材料为碳纤维复合材料或阳极氧化处理后的6061铝合金材料。
...【技术特征摘要】
1.一种自热式的两级氢气纯化、储存装置，其特征在于，包括装有金属氢化物材料的内部罐体(10)和外部罐体(9)；
2.根据权利要求(1)所述的自热式的两级氢气纯化、储存装置，其特征在于，内部罐体(10)和外部罐体(9)的顶部设置有顶部平盖封头(8)，内部罐体(10)和外部罐体(9)的底部设置有底部平盖封头(13)。
3.根据权利要求(1)所述的自热式的两级氢气纯化、储存装置，其特征在于，含氢气体进管(4)上设置有流量计(1)、流量控制阀门(2)与压力计(3)。
4.根据权利要求(1)所述的自热式的两级氢气纯化、储存装置，其特征在于，内部罐体(10)内部设置有第一多孔筛管(11)，第一多孔筛管(11)与含氢气体进管(4)相连通。
5.根据权利要求(4)所述的自热式的两级氢气纯化、储存装置，其特征在于，外部罐体(9)内设置有第二多孔筛管(19)，气体循环管路(5)出口与第二多孔筛管(19)相连通。
6.根据权利要求(5)所述的自热式的两级氢气纯化、储存装置，其特征在于，第一多孔筛管(11)与第二多孔筛管(19)的表面开设有若干孔径...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴震，程光旭，张早校，郭晏君，徐婕，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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