[發明專利]一種車載輕質高壓金屬氫化物復合式儲氫罐

有效

• 申請號: 201710543578.5
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107270120B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 韓毅;殷凡青;姜良超;李傳友;程吉鵬;黃凱
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: F17C11/00
• 分類號: F17C11/00;F17C1/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

技術領域

本發明屬于儲氫技術領域，特別涉及一種35MPa車載輕質高壓金屬氫化物復合式儲氫罐設計。

背景技術

能源是社會存在與發展的物質基礎，隨著工業化的進程和人們生活水平的提高，對能源的需求與日俱增。現代工業依賴的化石燃料儲量有限、不可再生，且在使用中存在環境污染等問題，因此尋找可再生的綠色能源迫在眉睫。氫能作為一種清潔、高效的二次能源，被認為是替代傳統化石燃料的理想能源。在氫能系統中，氫氣的安全儲存是最關鍵的環節。

常用的儲氫技術主要包括高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫和以儲氫材料為介質的固態儲氫。高壓氣態儲氫主要使用大容量氣罐和鋼瓶來儲存氣態氫，具有較高的質量儲氫密度，但其體積儲氫密度低、壓力高、安全性差，而且壓縮氫氣還需使用加壓設備，增加了成本和能耗，純氫的壓縮還會導致純氫的純度降低；低溫液態儲氫的儲氫密度高，但能耗大、成本高，對隔熱裝置要求苛刻，而且存在揮發損失及安全性差等問題；利用儲氫材料的固態儲氫是將儲氫材料存入密閉容器中，利用儲氫材料的吸氫能力實現氫氣的固態儲存，其具有高的體積儲氫密度，甚至比液氫的體積儲氫密度還要高，但是其重量儲氫率相對較低，且吸放氫過程受到傳熱的限制，使得固態儲氫裝置的充裝和排放速率較慢。

將輕質高壓儲氫容器與金屬氫化物相結合，在體積一定的高壓容器中填裝部分儲氫材料以提高體積儲氫密度,而系統整體的重量與體積儲氫密度可以通過儲氫材料的裝入比例加以調整，可以同時獲得較高的體積儲氫密度和質量儲氫密度，并具有快速的充裝和排放速率，同時提高儲氫罐使用安全性。因此，輕質高壓金屬氫化物復合式儲氫罐具有廣闊前景。

發明內容

為解決現有技術中存在的上述缺陷，本發明的目的在于提供一種車載輕質高壓金屬氫化物復合式儲氫罐，儲氫金屬結構所占罐體體積小于50％，儲氫能力是同規格的純高壓儲氫罐1.5倍以上。

本發明是通過下述技術方案來實現的。

一種車載輕質高壓金屬氫化物復合式儲氫罐，包括一個罐體狀的金屬內襯，在金屬內襯外纏依次繞有纖維增強層和外層纖維纏繞層；在金屬內襯的兩端分別設有左端塞和右端塞，在罐體內腔設有多個沿罐體軸向間隔布置導氣金屬隔離過濾板，在相鄰導氣金屬隔離過濾板之間分布有若干沿罐體軸向設置的儲氫金屬基質，儲氫金屬沉積在導電金屬材質的金屬基質上，形成合金片結構；導氣金屬隔離過濾板支撐起合金片結構，并將合金片結構分隔成兩部分；若干組導熱管均勻分布在儲氫金屬基質之間的縫隙中，并穿過右端塞與外部管路連接。

作為優選，所述儲氫金屬基質采用鋁合金或者不銹鋼材料制作，儲氫金屬通過電化學作用沉積在導電金屬材質的金屬基質上，形成合金片結構。

進一步，各片儲氫金屬基質之間留有空隙，為儲氫金屬吸氫體積膨脹留出空間；各片儲氫金屬基質沿罐體軸向布置，且其兩側與罐體金屬內襯內壁貼合；分隔成兩部分的合金片結構的各片金屬基質相互錯開。

作為優選，在左端塞上以螺旋密封方式安裝有氫氣閥蓋，充氫管路和放氫管路從左端塞進出。

作為優選，所述導氣金屬隔離過濾板為銅粉或不銹鋼粉的燒結體，過濾精度小于0.5微米；導氣金屬隔離過濾板的外徑與罐體內徑相等。

作為優選，所述導熱管為不銹鋼或鋁合金材料；導熱管中通入有換熱介質。

作為優選，所述金屬內襯為鋁合金或不銹鋼材料，采用熱擠壓工藝加工而成。

作為優選，所述纖維增強層為碳纖維-樹脂復合材料，采用濕法纏繞工藝纏繞。

作為優選，所述外層纖維纏繞層為玻璃纖維-樹脂復合材料。

作為優選，所述儲氫金屬為稀土系AB₅型、鈦系AB型、鈦系AB₂型、鈦釩固溶體型儲氫合金中的一種或一種以上；儲氫金屬結構所占罐體體積小于50％。

本發明所具有的優點：

(1)本發明的車載輕質高壓金屬氫化物復合式儲氫罐儲氫能力是同規格的純高壓儲氫罐1.5倍以上，同時具有較高的體積儲氫密度和質量儲氫密度，儲氫罐體積和內部壓力遠遠小于儲氫質量相同的純高壓儲氫罐，提高了儲氫罐的使用安全性，并減少了所占汽車空間。

(2)本發明的車載輕質高壓金屬氫化物復合式儲氫罐中，儲氫金屬的存放方式考慮了儲氫金屬在吸/放氫過程中的體積膨脹和合金粉末化，并改善了其導熱性能，提高了該車載儲氫罐使用壽命。