[發明專利]快開式銅內襯高壓儲氫容器

有效

• 申請號: 202110248141.5
• 申請日: 2021-03-07
• 公開（公告）號: CN113007590B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 馬凱;顧超華;彭文珠;葉盛;花爭立;趙益明;張睿明;劉亞宇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F17C1/04
• 分類號: F17C1/04;F17C1/10;F17C1/00;F17C13/00;F17C13/06
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發明涉及氫能源儲存設備，旨在提供一種快開式銅內襯高壓儲氫容器。包括設在中空管狀外筒中的銅質內襯，兩者間隙配合；在外筒至少一個端部設有快開封頭，后者呈圓柱狀且通過螺紋連接方式套裝在外筒內；快開封頭的軸向中心設有貫穿的通孔，內襯的端部套設于通孔中；以法蘭?螺栓構成的組件將接管端部接頭固定在快開封頭上，接管端部接頭呈管狀，中部具有用于定位和傳遞載荷的徑向凸臺，其一側伸入內襯端部另一側用于連接外部輸氫管。本發明中銅內襯能有效阻隔高壓氫氣與外筒接觸，避免外筒因高壓氫脆產生性能劣化。外筒強度將不受限制，便于容器輕量化設計。由于采用快開封頭，外筒不需要旋壓成形，易于熱處理，使得容器的儲氫壓力高、容積大。

技術領域

本發明屬于氫能源儲存設備開發領域，特別涉及一種快開式銅內襯高壓儲氫容器。

背景技術

氫氣的儲存是氫能產業鏈的核心環節之一。高壓儲氫是目前氫燃料電池汽車、長管拖車以及加氫站等的主流儲氫方式，高壓儲氫容器是高壓儲氫的載體。與常規壓力容器不同，儲氫容器在高壓氫環境下可能面臨著因高壓氫脆引起的材料性能劣化現象，對容器的安全運行造成極大的威脅。目前，高壓儲氫容器的類型主要包括大容積無縫儲氫容器、奧氏體不銹鋼襯里儲氫容器以及纖維纏繞復合材料瓶式儲氫容器。

大容積無縫儲氫容器通過對無縫鋼管旋壓成型，其結構簡單、成本低、可批量生產，但其臨氫材料通常為鉻鉬鋼等低合金鋼，這種材料在高壓氫環境下表現出明顯的延性降低、疲勞裂紋擴展速率加快、斷裂韌度減小等氫脆現象，威脅容器的運行安全。同時，由于材料強度越高，氫脆越嚴重，目前國內外相關標準均對儲氫容器用鉻鉬鋼材料的抗拉強度上限進行了規定(國內為880MPa，國外通常為950MPa)，這導致該類材料的力學性能潛力不能充分發揮。此外，當儲氫壓力升高時，該類容器的壁厚增加，導致旋壓成型困難，并且容易造成熱處理時出現淬不透的現象，對容器沿著壁厚的均勻性產生極為不利的影響。目前，該類容器常用于壓力小于50MPa的場合。

奧氏體不銹鋼襯里儲氫容器的臨氫材料是316L等抗氫脆性能良好的奧氏體不銹鋼，該類容器的儲氫壓力高、容積大，但其結構復雜(常用的如鋼帶纏繞式、層板包扎式等)，制造周期長，成本高，且通常需焊接成型，對焊接工藝的要求非常高。此外，受到結構的影響，該類容器的無損檢測較為困難。

纖維纏繞復合材料瓶式儲氫容器采用碳纖維等對無縫鋼管、鋁內膽或者塑料內膽等纏繞成型，該類瓶式容器的儲氫壓力高，但儲氫容積小，且碳纖維等材料的成本較高，因此該類容器目前主要用于氫燃料電池汽車儲氫，不用于加氫站等大規模儲氫的場合。

綜上所述，對于現有高壓儲氫容器，其抗氫脆性能、使用性能(儲存壓力、儲存容積等)、制造成本等往往不能同時滿足要求，基于這一現狀，提出本發明的內容。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提出一種抗氫脆性能良好、儲氫壓力高且容積大、結構相對簡單、制造方便、成本低的快開式銅內襯高壓儲氫容器。

為解決技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種快開式銅內襯高壓儲氫容器，包括用于儲氫的中空管狀的銅質內襯，內襯套設在中空管狀結構的外筒中，兩者為間隙配合；在外筒的至少一個端部設有快開封頭，后者呈圓柱狀且通過螺紋連接方式套裝在外筒內；在快開封頭的軸向中心設有貫穿的通孔，所述內襯的端部套設于該通孔中；在快開封頭的外側端面上，以法蘭和螺栓構成的組件將接管端部接頭固定在快開封頭上；接管端部接頭呈管狀，中部具有用于定位和傳遞載荷的徑向凸臺，其一側伸入內襯端部且緊密配合，另一側穿過法蘭的軸向中心通孔用于連接外部輸氫管。

本發明中，所述外筒的兩個端部分別設有快開封頭、接管端部接頭和法蘭-螺栓組件，且具有相同的結構；或者，只在外筒的一個端部設有快開封頭，在另一個端部設用于封堵的盲法蘭。

本發明中，所述套設于快開封頭中心通孔的內襯端部，其徑向尺寸小于內襯主體結構的徑向尺寸，即內襯以其縮徑的端部伸至快開封頭中心的通孔中。