[發明專利]一種具有高效換熱的金屬氫化物儲氫裝置

有效

• 申請號: 201611072667.8
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106594518B
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 葉建華;李志念;袁寶龍;郭秀梅;武媛方;盧淼;蔣利軍;劉曉鵬;王樹茂
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: F17C11/00
• 分類號: F17C11/00;F17C13/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

本發明公開了一種具有高效換熱的金屬氫化物儲氫裝置，屬于儲氫技術領域。該裝置由閥門、保護罩、上蓋、密封膠墊、螺栓螺母、外殼、儲氫瓶體、儲氫合金、導氣管、缺角方形翅片管、隔離板、氫氣管路、卡套組、瓶口接頭、瓶口密封墊、瓶體固定螺母、瓶體密封墊、過濾片、循環水出入口組成，其中多個缺角方形翅片管套置于儲氫瓶體外圍，與隔離板之間形成循環水的通道，缺角方形翅片管所缺失的一個角作為循環水的通路。本發明的金屬氫化物儲氫裝置結構簡單，制造加工容易，與現有相類似的金屬氫化物儲氫裝置相比具有更佳的換熱效果和更優異的放氫性能。

技術領域

本發明屬于儲氫技術領域，具體涉及一種具有高效換熱的金屬氫化物儲氫裝置。

背景技術

隨著社會的發展，煤、石油、天然氣等化石燃料已無法滿足人類日益增長的需求，一方面，化石燃料的使用又造成了生態環境的惡化，如溫室效應；另一方面，煤、石油、天然氣等為不可再生資源，在地球上的儲量有限。因此，世界各國都在研究和開發新的替代能源，如風能、太陽能、氫能、核能、生物質能、水能、海洋能等。氫的燃燒熱值高，每千克氫燃燒后的能量，約為汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍；氫燃燒的產物是水，對環境零污染；氫是宇宙中分布最廣泛的物質，其構成了宇宙總質量的75％，在地球的儲量極其豐富，且可再生和重復利用，因此氫能被認為是人類最理想的能源，得到了全世界的廣泛關注，其應用也呈現逐年增加的趨勢。

燃料電池是氫能應用的重要方式，具有高效、環保、重量輕、噪音小等諸多優點，在交通運輸、移動式電源、分布式發電以及備用電源等領域具有良好的應用前景。氫燃料電池采用氫氣作為燃料，需要有穩定可靠的氫源。目前，較為實用的儲氫方式主要有三種：高壓容器儲氫(如鋼瓶)、低溫液氫儲氫(低溫杜瓦罐)及金屬氫化物儲氫。金屬氫化物儲氫是利用氫氣與儲氫合金的反應來實現氫氣的儲存，與其他儲氫方式相比，具有體積儲氫密度高、安全性好、氫氣純度高等優點，是氫燃料電池的理想氫源。由于儲氫材料放氫時需要吸收大量熱量，比如LaNi₅儲氫合金，其放氫焓變達31kJ/molH₂，由LaNi₅合金制成的金屬氫化物儲氫裝置，當在沒有外界供熱或者供熱效率很低的情況下放氫，其內部溫度會急劇降低至-15℃以下，導致儲氫合金的放氫平衡壓降低，降低其放氫速率甚至停止放氫，為保證金屬氫化物儲氫裝置的放氫性能，應提高儲氫裝置的換熱能力和換熱的均勻性。質子交換膜氫燃料電池在運行過程中會產生一定的廢熱，有的質子交換膜氫燃料電池采用純水對燃料電池進行冷卻，其循環冷卻水的溫度一般在50～70℃之間。當金屬氫化物儲氫裝置為質子交換膜氫燃料電池供氫是，質子交換膜氫燃料電池的循環冷卻水正好可以為金屬氫化物儲氫裝置進行加熱，相對應，金屬氫化物儲氫裝置也可當做燃料電池的冷卻裝置，從而提高整個系統的能量利用效率。質子交換膜氫燃料電池的循環冷卻水的流量由其自身的功率等決定，流量增加，水泵的功率也相應增大，而燃料電池的輸出功率就減小。因此，改進金屬氫化物儲氫裝置的換熱結構，提高換熱效率，在提高金屬氫化物儲氫裝置的放氫性能的同時也可以提高整個燃料電池系統的能量效率和輸出功率。

發明內容

本發明針對現有儲氫裝置換熱能力低、換熱均勻性不好的不足，提供了一種具有高效換熱的金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于：

該裝置由閥門1、保護罩2、上蓋3、密封膠墊4、螺栓螺母5、外殼6、儲氫瓶體7、儲氫合金8、導氣管9、缺角方形翅片管10、隔離板11、氫氣管路12、卡套組13、瓶口接頭14、瓶口密封墊15、瓶體固定螺母16、瓶體密封墊17、過濾片18、循環水出入口19組成，瓶口接頭14的一端通過瓶口密封墊15與儲氫瓶體7連接密封，另一端由卡套組13與氫氣管路12連接，其中儲氫瓶體7置于外殼6內，多個缺角方形翅片管10套置于儲氫瓶體7外圍，與隔離板1之間形成循環水的通道，缺角方形翅片管10所缺失的一個角作為循環水的通路。

所述缺角方形翅片管10由圓管和缺角方形翅片組成，其中圓管的內徑略大于儲氫瓶體7的外徑，圓管可將缺角方形翅片之間分隔定位，同時與儲氫瓶體7緊密接觸；缺角方形翅片缺失一個角，多個缺角方形翅片管10以缺角對角交替的方式布置。