[發明專利]一種溫度補償式合金儲氫供氫系統

有效

• 申請號: 201910060601.4
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109708002B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 彭恩高;曾輝;莫俊林;朱文杰;李海港
• 申請（專利權）人: 武漢船用電力推進裝置研究所（中國船舶重工集團公司第七一二研究所）
• 主分類號: F17D3/01
• 分類號: F17D3/01;F17D1/14;F17C13/00;F17C13/02
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 劉念濤;宋國榮

本發明公開了一種溫度補償式合金儲氫供氫系統，包括金屬儲氫容器、恒溫槽、溢流閥、質量流量控制器、氫源、燃料電池電堆、加熱水箱、制冷機組、自動補水循環泵以及溫度傳感器；該系統以去離子水為傳熱介質，金屬儲氫容器能夠在不同工況下通過對循環水的切換實現充/放氫流程的選擇與轉換，氫氣流速平穩，反應均衡，反應產物為純凈水，清潔無污染，而且整個系統結構緊湊，制造和維修成本低，工作性能穩定。

技術領域

本發明屬于氫氣的儲存、運輸及供給領域，涉及固態儲氫供氫技術，具體地涉及一種溫度補償式合金儲氫供氫系統。

背景技術

氫氣作為一種高效清潔的能源，通過燃料電池電堆反應后能夠轉化為電能。但是，如何安全可靠地儲存和使用氫氣，并且保證不泄露，是一個重點關注的問題。當前常見的儲氫技術主要有高壓儲氫、物理吸附儲氫、固態儲氫、有機液體儲氫等幾種方式。

高壓儲氫的主要缺點是密封性差，容易泄露，存在安全隱患。物理吸附儲氫一般只能在低溫下達到較大的儲氫量，與化學儲氫材料相比，物理儲氫的吸附熱低，作用力弱，只是分子之間的范德華力，不涉及化學鍵的斷裂和生成。固態儲氫技術發展較快，某些類型的合金儲氫材料具有很強的與氫氣反應的能力，在一定溫度和壓力下能夠大量吸收氫氣，生成金屬氫化物，如TiFe、TiMn、V系、鑭系金屬等，但距離大規模工程應用還有很長一段路。有機液體儲氫技術近年來得到廣泛的關注，主要是以某些不飽和芳香烴、烯炔烴等作為儲氫載體，通過與氫氣作為反應物發生可逆化學反應來實現儲放氫，但大多處于試驗室研究階段，在工程應用方面報道較少。儲氫合金在充/放氫反應過程中表現出顯著地熱效應，即吸氫放熱，吸熱放氫。因此，為了保證吸放氫平衡，需要為金屬儲氫裝置配置特殊的換熱結構或熱平衡裝置。

中國專利CN105387341公開了一種陣列式固態儲氫放氫裝置，包括儲氫罐和罐內的氣路系統，該儲氫裝置由一個腔體和以結構單元陣列式安裝在腔體內的具有承擔固態儲氫和放氫功能的儲氫罐組成。該專利的特點是：儲氫罐以陣列方式置于腔體內，以結構單元形式安裝，可根據實際需求容量增減單元數量；冷卻/加熱系統與裝置一體化，既保證熱傳遞的效果，又能夠有效簡化整體結構，降低成本；金屬化合物合金粉均勻分布在層疊放置的方塊鋁膜上，填充量高，儲氫多；該裝置既可作為儲、放氫裝置，又可作為儲氫介質特性、儲放氫動力學和熱量傳遞的研究裝置。

中國專利CN105387341公開的儲放氫裝置雖然便于安裝，適于安裝到具有特定形狀的設備中，但其復雜的結構使得制造和維護成本高，不適用于給一般簡單的設備供氫。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種結構簡單、操作方便、工作性能穩定的溫度補償式合金儲氫供氫系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種溫度補償式合金儲氫供氫系統，包括用于吸氫儲存的內含儲氫合金的金屬儲氫容器以及給儲氫合金提供氫氣的氫源，還包括盛裝用于熱傳導的去離子水的恒溫槽和通過質量流量控制器連接于金屬儲氫容器的燃料電池電堆，所述的金屬儲氫容器設于恒溫槽內且外壁直接接觸去離子水，質量流量控制器用于控制放氫流速，調節放氫壓力，恒溫槽上側的溢流出口連接有溢流閥，所述的燃料電池電堆出口連接有加熱水箱，加熱水箱通過自動補水循環泵與恒溫槽的進水口和出水口連接，用于提供作為熱傳導的去離子水所需的熱量，通過自動補水循環泵將反應產物水所攜帶的熱量返還給恒溫槽，用于系統熱循環回路，所述的自動補水循環泵位于溢流閥的下游和金屬儲氫容器的下方，用于整個系統回路的循環利用，所述的加熱水箱上連接有制冷機組，制冷機組的水箱與自動補水循環泵連接，為恒溫槽循環提供冷卻水，所述的恒溫槽的內部設有溫度傳感器，溫度傳感器的一端與恒溫槽連接，另一端與自動補水循環泵連接，用于監測金屬儲氫容器外表面進行熱交換的去離子水的溫度變化，將金屬儲氫容器的外表面溫度變化實時地傳遞給自動補水循環泵，自動補水循環泵相應地通過接收的控制信號來改變開關狀態，根據溫度信號控制自動補水循環泵與溢流閥的開啟與否，以改變與金屬儲氫容器接觸的循環冷卻水的流量和溫度。