[發明專利]一種自熱型金屬氫化物快速放氫的裝置及方法

在審

• 申請號: 202211679993.0
• 申請日: 2022-12-26
• 公開（公告）號: CN115899561A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 劉學武;李涵博;李丁健;李守良;梁飛
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;河南氫源技術有限公司
• 主分類號: F17C11/00
• 分類號: F17C11/00;F17C1/00;F17C13/00;F17C13/02;F17D1/04;F17D3/01
• 代理公司: 河南商盾云專利代理事務所(特殊普通合伙) 41199
• 代理人: 項珍珍

本發明涉及氫能源儲存設備技術領域，公開了一種自熱型金屬氫化物快速放氫的裝置及方法，裝置由五層不銹鋼鋼管組成，第二層與第四層裝填催化劑，第一、三、五層添加固態儲氫材料，利用第二、四層催化劑的化學性質通過與氫氣和氧氣發生反應，放熱提供儲氫材料釋放氫氣所需的熱量，第一、三，五層通過一個四通連通，由閥門進行充氫及放氫的控制，充放氫閥門后端安裝過濾器防止放氫時儲氫合金進入管路當中；催化劑管路由進空氣閥門、單向閥、微調閥組成，氫氣和空氣經過閥門前端混合后進入第二層發生催化反應產生熱量，廢氣從第四層排出，根據不同實際需求建立反應供氫管路。該裝置無需外部加熱，可自加熱實現金屬氫化物的放氫過程。

技術領域

本發明涉及氫能源儲存技術領域，具體為一種自熱型金屬氫化物快速放氫的裝置及方法。

背景技術

氫氣作為一種能源載體，已日益引起各國學術界和工業界的極大興趣，其具有高能量熱值密度、循環利用、且排放無污染的優點，已成為現階段替代碳氫燃料的最佳選擇，特別是能為氫燃料電池汽車提供動力，大幅降低對燃油的依賴，具有廣泛的應用前景。

目前具有代表性的儲氫方式主要有三種，包括高壓氣態儲氫、液態存儲以及固態儲氫，高壓氣態儲氫技術成熟，結構簡單、成本低、充放氫方便，但其質量儲氫密度低，且氫氣瓶內部高壓，具有泄露或爆炸的安全隱患；液態儲氫是將液化后的氫氣儲存在低溫絕熱的容器中，其質量儲氫密度較高，但氫氣需要壓縮和降溫并保存在絕熱低溫箱內，耗能極大，維護成本高。固態儲氫將氫氣存儲在固體材料中，加熱后氫氣會從合金材料中釋放出來。固態儲氫爆炸風險低、儲存壓力低、體積儲氫密度更高。

在中國專利公開號為CN114001274B的發明專利中，提出用了一種外加熱式固態儲氫系統及其充氫放氫的方法，本申請的固態儲氫容器使用外部加熱形式，這樣雖然能提供容器放氫所需的溫度，但會提高整個系統的復雜程度；在中國專利公開號為CN114709444A的發明專利中，提出用了一種基于快速自加熱固態儲氫裝置的燃料電池系統及啟動方法，本申請中當固態儲氫容器放氫在200℃以上時，使用水浴加熱的方式則滿足不了需要的溫度，且在不具有加熱條件的場合下，環境溫度難以達到放氫所需的溫度，這種情況下難以使用固態儲氫容器。

發明內容

(一)解決的技術問題

為解決上述問題，本發明提出一種自熱型金屬氫化物快速放氫裝置，該裝置可在無外部加熱狀態下，通過氫氣和氧氣在催化劑的作用下進行反應產生熱量，達到儲氫合金需要的放氫溫度，進而完成放氫。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種自熱型金屬氫化物快速放氫的裝置及方法，包括儲氫罐體，所述儲氫罐體內填充有用以儲氫的儲氫合金和氫氧反應催化劑，所述罐體設置有五層的同心不銹鋼管，所述同心不銹鋼管的上下兩端通過底板、底端蓋板、上層蓋板進行連接，所述底板上設置有凹槽，同心不銹鋼管和卡槽對接后通過焊接連接，底板下端留有同心凹槽，底板和底端蓋板連接后存在一個圓形凹槽空間，底板和底端蓋板使用螺栓連接。所述上層蓋板上設置有凹槽，同心不銹鋼管的前四層和上層蓋板卡槽對接后使用墊片進行密封并用螺柱進行連接封閉，同心不銹鋼管的第五層與上層蓋板凹槽對接后通過環形焊接進行連接，所述同心不銹鋼管每兩層之間的空間達到密封，儲氫罐體的底部設有下端法蘭盤，儲氫罐體的頂部設有上端法蘭盤，下端法蘭盤和上端法蘭盤之間設置有螺柱和螺栓。

優選的，所述同心不銹鋼管的第一、三和五層放置用以儲氫的儲氫合金材料，第二和四層放置用以催化氫氣和氧氣進行反應放熱的催化劑材料，所述兩部分分別作為氫氣管路和催化劑管路。

優選的，所述第一、三和五層的同心不銹鋼管環形空間和上層蓋板接觸處都進行打孔并安裝過濾網，過濾網包括上端過濾網和下端過濾網，所述三層空間和一個進出氫口閥門通過一個四通接頭連通，進出氫口閥門后端安裝過濾器，所述結構作為氫氣管路。