[發(fā)明專利]金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料固態(tài)氫源系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110384250.6
• 申請(qǐng)日: 2011-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103133860A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉建華;劉曉鵬;蔣利軍;王樹(shù)茂;李志念;郭秀梅;苑慧萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號(hào): F17C1/00
• 分類號(hào): F17C1/00;F17C13/00
• 代理公司: 北京北新智誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 程鳳儒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氫能領(lǐng)域的儲(chǔ)氫技術(shù)，涉及一種以金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料為儲(chǔ)氫介質(zhì)，制備高體積儲(chǔ)氫密度和高換熱性能的固態(tài)氫源系統(tǒng)。

背景技術(shù)

安全、高效、經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)氫技術(shù)是目前氫能利用的主要技術(shù)瓶頸。近年來(lái)，金屬鋁氫化物、硼氫化物、金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料及氨基硼烷化合物等新型輕質(zhì)高容量?jī)?chǔ)氫材料，理論儲(chǔ)氫密度高達(dá)5wt％以上，為固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)的突破帶來(lái)了希望。其中金屬氮?dú)浠矬w系儲(chǔ)氫材料如Li₂NH、Li₂Mg(NH)₂是特別受到關(guān)注的儲(chǔ)氫材料之一，其可逆儲(chǔ)放氫量高達(dá)5.5wt％，在1bar條件下的放氫溫度僅90℃左右，且成本相對(duì)于其他輕質(zhì)高容量?jī)?chǔ)氫材料低，因此具有良好的應(yīng)用前景。

金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料粉末密度約為0.36～0.6g/ml，熱導(dǎo)率低于0.4W/m/K。金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料一般在100～200℃下完成吸放氫過(guò)程，因此對(duì)儲(chǔ)氫材料與外界的換熱能力提出較高的要求。受金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料粉末密度和熱導(dǎo)率低的影響，以其為儲(chǔ)氫介質(zhì)制備的固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)，體積儲(chǔ)氫密度和傳熱性能均不能滿足使用要求，因此亟待開(kāi)發(fā)一種金屬氮?dú)浠锕虘B(tài)氫源系統(tǒng)的制作方法，使系統(tǒng)兼具有高體積儲(chǔ)氫密度和高換熱性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種兼具較高體積儲(chǔ)氫密度和高換熱性能的金屬氮?dú)浠锕虘B(tài)氫源系統(tǒng)。利用該金屬氮?dú)浠锕虘B(tài)氫源系統(tǒng)，其體積儲(chǔ)氫密度不低于45kgH₂/m³，熱導(dǎo)率不低于5W/m/K。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料固態(tài)氫源系統(tǒng)，該金屬氮?dú)浠锕虘B(tài)氫源系統(tǒng)是在罐體內(nèi)裝填金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料與膨脹石墨混合壓制成的環(huán)形塊，罐體的頂部具有上口，上口配有密封蓋體，在罐體內(nèi)和環(huán)形塊之間設(shè)有多孔導(dǎo)氣管，多孔導(dǎo)氣管的出口位于罐體的上口處，在密封蓋體的出氣口內(nèi)安裝有過(guò)濾片，，多孔導(dǎo)氣管與過(guò)濾片、輸氣管、控制閥相連通，在罐體外壁的周面上設(shè)有控溫加熱裝置。

在本發(fā)明的金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料固態(tài)氫源系統(tǒng)中，所述的金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料為L(zhǎng)i₂NH、Li₂Mg(NH)₂材料中的一種或兩種。

在本發(fā)明的金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料固態(tài)氫源系統(tǒng)中，所述的金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料與膨脹石墨混合壓制成的環(huán)形塊，其中，膨脹石墨含量為5～20wt％，金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料含量為80～95wt％。

在本發(fā)明的金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料固態(tài)氫源系統(tǒng)中，所述的金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料與膨脹石墨混合壓制成的環(huán)形塊是采用金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料與膨脹石墨經(jīng)過(guò)機(jī)械研磨30min～60min后，在氬氣或氮?dú)鈿夥罩斜Ｗo(hù)下，由環(huán)形模具采用200～700MPa的壓力直接壓制而成。

在本發(fā)明的金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料固態(tài)氫源系統(tǒng)中，所述的金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料與膨脹石墨混合壓制成環(huán)形塊的徑向熱導(dǎo)率不低于5W/m/K，并且在罐體內(nèi)的裝填密度不低于1.0g/ml。

在本發(fā)明的金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料固態(tài)氫源系統(tǒng)中，由金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料所生成的氫氣，該氫氣的體積儲(chǔ)氫密度不低于45kgH₂/m³。

在本發(fā)明的金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料固態(tài)氫源系統(tǒng)中，所述的密封蓋體是由密封蓋板、密封旋蓋和密封墊圈所組成，其中，所述的密封蓋板通過(guò)密封墊圈蓋在罐體上，并由所述的密封旋蓋與罐體上口的螺接使密封蓋板壓緊在罐體上，在密封蓋板的上部開(kāi)有輸氣管的通道，密封蓋板內(nèi)裝有所述的過(guò)濾片，輸氣管通過(guò)其通道直通在過(guò)濾片之上，以使罐體內(nèi)的多孔導(dǎo)氣管通過(guò)過(guò)濾片與輸氣管接通，多孔導(dǎo)氣管的下部通在罐體內(nèi)的底部。

在本發(fā)明的金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料固態(tài)氫源系統(tǒng)中，所述的多孔導(dǎo)氣管位于罐體內(nèi)的中部，所述的密封蓋板的上部的輸氣管的通道也位于密封蓋板的中部。

在本發(fā)明的金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料固態(tài)氫源系統(tǒng)中，所述的罐體為圓筒狀，也稱為一端開(kāi)口的中空的圓柱狀；密封蓋板為圓形體，密封旋蓋為中空?qǐng)A環(huán)體(也可以為圓蓋體，但其中部要開(kāi)有與密封蓋板的中部相對(duì)應(yīng)的輸氣管通道)；密封墊圈為圓環(huán)體。

在本發(fā)明的金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料固態(tài)氫源系統(tǒng)中，所述的多孔導(dǎo)氣管為采用粉末冶金方法制成的多空金屬管，孔徑約為1～5微米，保證氣體的暢通。其中，采用粉末冶金方法制成的多空金屬管的管體類似泡沫。

在本發(fā)明的金屬氮?dú)浠飪?chǔ)氫材料固態(tài)氫源系統(tǒng)中，所述的控制閥為球閥。