[發明專利]包括板狀熱交換器的固態儲氫裝置

在審

• 申請號: 202011245962.5
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN113800468A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 曺永真;李京汶;申秉洙;樸訓模;南東勛
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社
• 主分類號: C01B3/00
• 分類號: C01B3/00;F28D9/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 崔龍鉉;李新娜

本公開涉及一種包括板狀熱交換器的固態儲氫裝置，該裝置包括：固態儲氫材料，儲存氫；熱交換器，形成為板狀，插入固態儲氫材料中，并且通過與固態儲氫材料接觸而與固態儲氫材料進行熱交換；儲存容器，容納固態儲氫材料和熱交換器；以及蓋，連接到儲存容器的上部，以密封儲存容器的內部。

技術領域

本公開涉及一種固態儲氫裝置，通過該固態儲氫裝置，板狀熱交換器通過與固態儲氫材料接觸而進行熱交換。

背景技術

本節中的內容僅提供與本公開有關的背景信息，并且可以不構成現有技術。

化石燃料是迄今為止使用的主要能源，其儲量有限，并且由于化石燃料燃燒時產生的污染物導致的環境污染已成為社會問題。

當氫用作燃料時，除了極少量的氮氧化物，它不會產生對環境有害的產物，并且可以容易地以各種形式儲存，例如高壓氣體、液態氣體或金屬氫化物，因此被視為下一代替代能源。

為了將氫用作能源，需要用于產生、儲存和運輸氫的技術。尤其是，安全儲存和運輸氫的技術對于氫作為替代能源的商業化至關重要。

液態儲氫技術要求液化氫的高成本，并且必須維持氫的溫度。氣態儲氫技術需要可以承受150atm高壓的壓力設備，并且該壓力設備在發生沖擊時具有很高的危險。

固態儲氫技術是在材料的表面或內部儲存氫的技術。固態儲氫技術是利用如果將氫吸附到特定的固體材料上，則氫的體積會減少的原理儲氫的方法。以這種方式吸附并儲存的氫可通過加熱和減壓來再次提取氫。物理吸附氫的方法對應于弱吸附氫分子但不產生化學反應的方法。通過化學吸附，氫分子通過與材料表面的反應形成金屬共價鍵或離子鍵，并且通過與氫生成水合物的化學吸附來儲存氫。

與其它商業化的儲氫技術相比，固態儲氫技術可以以高密度儲存氫。根據常規的固態儲氫裝置，將棒或管形態的盒式加熱器(cartridge heater)插入固態儲氫材料中以進行熱交換。

已經發現，由于盒式加熱器與固態儲氫材料的接觸表面是有限的，因此難以確保用于熱交換的面積。特別地，接觸表面的溫度高，并且溫度隨著距接觸表面的距離增加而降低，因此，存在加熱不均勻的問題。在這種情況下，溫度升高集中在接觸表面周圍，材料可能會劣化。

盒式加熱器的組裝需要公差，并且接觸表面由于公差而間隔開，因此在熱交換時的效率降低。此外，由于插入了盒式加熱器，所以總體積和重量增加并且導致制造成本增加。

發明內容

本公開提供一種固態儲氫裝置，其中，熱交換器具有板狀，并且插入固態儲氫材料中，從而確保了熱交換器的接觸表面，提高了熱交換效率，并且體積和重量減小。

根據本公開的方面，一種固態儲氫裝置可以包括：固態儲氫材料，儲存氫；熱交換器，形成為板狀，并被構造成插入固態儲氫材料中，并且通過與固態儲氫材料接觸而與固態儲氫材料進行熱交換；儲存容器，被構造成容納固態儲氫材料和熱交換器；以及蓋，連接到儲存容器的上部，以密封儲存容器的內部。

熱交換器可以包括多個板狀加熱器，多個板狀加熱器以均勻的間隔豎直地設置，并且固態儲氫材料插入各個板狀加熱器之間。

在一種形式中，每個板狀加熱器可以設置有分別設置在板狀加熱器的上部和下部的金屬板，每個板狀加熱器可以包括在其內部釋放熱的放熱部，并且放熱部在每單位面積中包括預定長度。

在每個金屬板的與放熱部接觸的表面可以涂覆有銅或鋁。

在另一形式中，放熱部可以包括多個圓形放熱部，圓形放熱部以不等間隔圍繞熱交換器的中心同軸地設置，使得在多個圓形放熱部中外部圓形放熱部的直徑大于內部圓形放熱部的直徑。

放熱部可以為具有以下形狀的加熱絲：以熱交換器的中心為加熱絲的中心重復多邊形，并且多邊形具有不等間隔，在每單位面積中包括預定長度。