【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储氢，具体涉及一种卧式固体储氢系统。
技术介绍
1、氢气由于燃烧过程不释放二氧化碳等温室气体且燃烧热值高，被认为是最为清洁高效的能源之一。氢气的利用离不开氢气的存储，目前储氢一般有气态储氢、液态储氢、固态储氢三种方式。固态储氢是将氢气存储在固体储氢合金材料(如稀土类化合物(lani5)等)晶格中，并在一定的温度和压力条件下通过改变温度和气压实现物理可逆的加氢和放氢过程。相比气态储氢和液态储氢，固态储氢过程不需要消耗过多的能量，具有体积储氢密度较大、安全高效、放氢速率平稳等优点，已成为前景较好的储氢技术。
2、由于固体储氢材料通常在吸收氢气时体积会膨胀、释放氢气时体积收缩，另外在吸收氢气时会放出大量热量、释放氢气时需要补充大量热量，并且温度对储氢材料的吸放氢速率影响较大，因此，为保证储氢材料的长期使用和吸放氢的快速高效进行，必须同时处理好吸放氢过程中热量和体积的变化，设计出具有高效换热性能、具有体积补偿的储氢装置。否则，固体储氢的吸放氢效率会降低，而且随着充放氢循环的进行，固体储氢合金材料膨胀、挤压将导致晶格发生变形，其容量将迅速衰减。另外，固体储氢材料膨胀导致储存外壳承受较大的应力，存在鼓包、破裂的风险。解决固体储氢吸放氢过程中热量吸放和体积变化问题是保证较高吸放氢速率的关键，还直接影响着着储氢装置的成本和安全性。
3、专利cn117307953a公开了一种便于更换储氢材料的储放氢装置，在储氢合金充放氢能力衰退后，在整体装置不移动情况下，经由夹套入口灌入新的储氢合金来替换原来的储氢合金，操作
技术实现思路
1、为了解决现有固体储氢装置存在的充放氢过程中体积膨胀的吸收效果差、无法同时解决吸收体积膨胀和热量释放等技术问题，本专利技术提供了一种卧式固体储氢系统，解决了固体储氢过程中的体积膨胀和热量释放的问题。
2、本专利技术提供了一种卧式固体储氢系统，包括卧式储氢筒，储氢筒为左端小、右端大的圆锥形筒体，其左端与左端板固定连接，其右端与右端板固定连接，储氢筒筒壁上均匀设置两个以上数量的波纹状收缩环，收缩环长度方向沿储氢筒轴向伸展并与储氢筒等长；左端板和右端板整体均为圆形板，由三部分组成，由中心向外依次为圆形平板状中心板、圆环形膨胀环和圆环形固定密封圈，左端板和右端板各自通过其固定密封圈与储氢筒两端形成密封连接；储氢筒内装填固体储氢材料；
3、左端板上中心板的左侧设有换热介质分配收集箱，换热介质分配收集箱内沿左端板上中心板直径方向设置一分隔板，分隔板将换热介质分配收集箱分割成上下对称的换热介质进口箱和换热介质出口箱，换热介质进口箱和换热介质出口箱各自对应的中心板上对称的设置右端悬垂于储氢筒内的u形换热管，u形换热管埋于固体储氢材料中，换热介质进口箱和换热介质出口箱通过u形换热管相连通；储氢筒与换热介质进口箱和换热介质出口箱均不连通，储氢筒的左上端设有储氢材料进口管，储氢筒右下端设有储氢材料出口管，储氢筒筒壁上设有氢气进口和氢气出口；
4、换热介质进口箱设有换热介质进口，换热介质出口箱设有换热介质出口，换热介质进口、换热介质进口箱、u形换热管、换热介质出口箱和换热介质出口组成封闭连通的腔体，供换热介质将热量从储氢筒内填充的固体储氢材料撤出或将热量补充给固体储氢材料。
5、所述固定密封圈为任何形式的使左端板和右端板与储氢筒两端实现固定密封的连接件。
6、固定密封圈可以是截面为弧形的圆环形弧形圈，弧形圈的圆弧末端形状与储氢筒截面形状一致，弧形圈圆弧半径大于储氢筒半径的10％，左端板和右端板各自通过其弧形圈与储氢筒两端形成密封连接，密封连接可以通过将弧形圈的圆弧末端与储氢筒两端相焊接或粘接等方式实现。
7、固定密封圈也可以是圆环形平板，圆环形平板上开设圆环形凹槽，凹槽径向宽度大于收缩环高度，凹槽深度宜大于10mm，储氢筒端部伸入凹槽内，在储氢筒端部和凹槽之间填充填料形成填料密封，当储氢筒因固体储氢材料吸氢膨胀而直径增大时，在储氢筒直径增大的过程中将填料密封压得更实，密封效果更好，形成一种自紧式的效果。填料密封在储氢筒径向上的压缩和反弹量应至少为1.1倍储氢筒直径膨胀量，在储氢筒膨胀和收缩过程中，填料密封应保证和储氢筒端部接触紧密，储氢筒内的氢气和固体储氢材料不外泄。
8、所述u形换热管在储氢筒横截面上以环形、正三角形、或正四边形排布，以保证储氢筒中各处的热量可以均匀的撤出或补入。u形换热管宜为圆管，外径宜为19～80mm。当u形换热管以环形均布时，u形换热管与u形换热管在圆周方向的间隔宜为30～100mm，在径向方向的间隔宜为40～150mm。当u形换热管以正三角形均布时，正三角形边长宜为25～150mm；当u形换热管以正四边形均布时，正四边形边长宜为30～150mm。
9、所述氢气进口和氢气出口分别作为氢气进入储氢筒的通道和氢气离开储氢筒的通道。当然，也可以将氢气进口和氢气出口合二为一，仅设置一个氢气进出口，既作为氢气进口又作为氢气出口。当氢气进口或氢气出口在储氢筒轴线下方时，应在氢气入口或氢气出口内设置丝网或条缝筛网等支撑网，目的是防止固体储氢材料在重力的作用下进入氢气进口或氢气出口内。丝网宜为多层，以加强对固体储氢材料的支撑作用，丝网或条缝筛网的间隙小于固体储氢材料的最小粒径，宜为固体储氢材料最小粒径的30％～50％。
10、装载固体储氢材料时，储氢材料出口管封闭，储氢材料进口管打开，储氢材料在重力的作用下，从储氢材料进口管进入储氢筒并存储于储氢筒中。当储氢材料寿命衰减需要更换储氢材料时，打开储氢材料出口管，在重力的作用下，储氢筒中的储氢材料从储氢材料出口管离开储氢系统。储氢材料进口管、储氢材料出口管宜为圆筒形，直径宜为50～400mm。
11、根据充放氢的不同需要，充装氢气时，低温的换热介质从换热介质进口进入换热介质进口箱，通过换热介质进口箱的分配作用进入到u形换热管中，将储氢筒中由于固体储氢材料吸收氢气而释放的热量吸收后，汇集到换热介质出口箱，经换热介质出口离开储氢系统，固体储氢材料温度得到降低；当需要从固体储氢材料中释放氢气时，高温的换热介质从换热介质进口进入换热介质进口箱，通过换热介质进口箱的分配作用进入到u形换热管中，将热量提供给储氢筒中的固体储氢材料，使固体储氢材料吸收热量而释放出氢气，释放热量后的换热介质汇集到换热介质出口箱，经换热介质出口离开储氢系统。通过换热介质将热量从储氢系统中撤出或者将热量补充到储氢系统中，保证吸放氢过程以较高的速率进行。换热介质可以选用水、氮气、空气等流体。
12、当储氢筒由于固体储氢本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种卧式固体储氢系统，其特征在于：包括卧式储氢筒，储氢筒为左端小、右端大的圆锥形筒体，其左端与左端板固定连接，其右端与右端板固定连接，储氢筒筒壁上均匀设置两个以上数量的波纹状收缩环，收缩环长度方向沿储氢筒轴向伸展并与储氢筒等长；左端板和右端板整体均为圆形板，由三部分组成，由中心向外依次为圆形平板状中心板、圆环形膨胀环和圆环形固定密封圈，左端板和右端板各自通过其固定密封圈与储氢筒两端形成密封连接；储氢筒内装填固体储氢材料；
2.根据权利要求1所述的卧式固体储氢系统，其特征在于：所述固定密封圈是截面为弧形的圆环形弧形圈，弧形圈的圆弧末端形状与储氢筒截面形状一致，左端板和右端板各自通过其弧形圈与储氢筒两端形成密封连接。
3.根据权利要求1所述的卧式固体储氢系统，其特征在于：所述固定密封圈是圆环形平板，圆环形平板上开设圆环形凹槽，凹槽径向宽度大于收缩环高度，储氢筒端部伸入凹槽内，在储氢筒端部和凹槽之间填充填料形成填料密封。
4.根据权利要求1所述的卧式固体储氢系统，其特征在于：所述储氢材料出口管内设置有储氢材料出口塞堵。
5.根据权利要
6.根据权利要求5所述的卧式固体储氢系统，其特征在于：所述挡筒敞口端端部设置有安装环，安装环为圆环，套装在挡筒外，在安装环上开圆孔，储氢材料出口管上相同位置处开螺纹孔，以便用螺钉将安装环固定在储氢材料出口管上。
...【技术特征摘要】
1.一种卧式固体储氢系统，其特征在于：包括卧式储氢筒，储氢筒为左端小、右端大的圆锥形筒体，其左端与左端板固定连接，其右端与右端板固定连接，储氢筒筒壁上均匀设置两个以上数量的波纹状收缩环，收缩环长度方向沿储氢筒轴向伸展并与储氢筒等长；左端板和右端板整体均为圆形板，由三部分组成，由中心向外依次为圆形平板状中心板、圆环形膨胀环和圆环形固定密封圈，左端板和右端板各自通过其固定密封圈与储氢筒两端形成密封连接；储氢筒内装填固体储氢材料；
2.根据权利要求1所述的卧式固体储氢系统，其特征在于：所述固定密封圈是截面为弧形的圆环形弧形圈，弧形圈的圆弧末端形状与储氢筒截面形状一致，左端板和右端板各自通过其弧形圈与储氢筒两端形成密封连接。
3.根据权利要求1所述的卧式固体储氢系统，其特征在于：所述固定密封圈是圆环形平板，圆环形平板上开设圆环形凹槽，凹槽径向宽度大于收缩环高度，储氢筒端部伸入凹槽内，在储氢筒端部和凹槽...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓矛，冯勇，李俊颖，晁君瑞，
申请(专利权)人：中石化洛阳工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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