[發明專利]一種無焊接的金屬氫化物儲氫裝置及其制作方法

在審

• 申請號: 202310190309.0
• 申請日: 2023-03-02
• 公開（公告）號: CN116182073A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 盧彥杉;何彬彬;潘軍;江軍;張行;陳藹峻
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司廣州供電局
• 主分類號: F17C13/00
• 分類號: F17C13/00;F17C1/00;F17C13/04;B21J5/08
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明涉及氫能領域的儲氫技術領域，特別是涉及一種無焊接的金屬氫化物儲氫裝置及其制作方法。該裝置包括罐體、氣體閥門、濾芯、罐體封頭、多孔不銹鋼導流材料、儲氫模塊及支撐結構，罐體包括管體，管體由鋁棒在雙金屬復合觸頭墩壓機剪切頭上的機械手送至墩壓成形系統進行兩道墩壓，第一道墩壓將雙金屬線段保持同軸，第二道墩壓成形使鋁棒拉伸成一體成形的無蓋圓筒；罐體頂部端采用正向旋輪熱旋壓收口工藝，獲得半橢圓形封頭，再對半橢圓形封頭進行增厚旋壓，最終進行圓孔成型旋壓、表面平整旋壓及螺紋加工，罐體封頭采用螺紋連接頭的形式與氣體閥門連接。本發明裝置結構簡單、制作方便且傳熱傳質效果好，適合大規模的工業化生產。

技術領域

本發明涉及氫能領域的儲氫技術領域，特別是涉及一種無焊接的金屬氫化物儲氫裝置及其制作方法。

背景技術

隨著人類文明的不斷發展，石油、天然氣等化石能源的需求日益增加，但此類不可再生能源的無限開發必然導致環境問題加劇，因此加速改變當下能源結構迫在眉睫。氫作為一種潔凈且無竭的重要二次能源，燃燒熱值高，每克氫燃燒產生的熱量約為90號汽油的3倍；氫燃燒產物為水，真正實現零排放；以氫為能量載體的氫能來源豐富、綠色低碳，是支持可再生能源大規模發展的理想媒介，越來越受到人們的關注。

常溫常壓下氫通常以氣體形式存在，易燃易爆，因此安全高效的氫氣儲運方式成為氫能高效應用亟待解決的問題。目前，氫氣的存儲和運輸方式主要有三種，即低溫液氫儲氫、高壓氣態儲氫及金屬氫化物儲氫。其中，液態儲氫的主要缺點是安全性不夠穩定且液體易蒸發損耗，應用成本較高；氣態儲氫在運輸和使用的過程中有一定的危險性，儲存氣體的容器體積較大。相較于前兩種儲氫方式，氫化物儲氫技術可以在接近常壓的條件下將氫氣安全存儲于合金中，工作壓力低、安全性好，且體積儲氫密度高、放氫純度高、可長周期存儲。因此，金屬氫化物儲氫被認為是一個很有前途的儲氫方法。

同時，合金粉末經過吸氫膨脹后體積增大，對于金屬氫化物罐產生不可修復的損傷，若采用焊接工藝將管體、罐底、罐口連接無法保證其極好的密封性和安全性，并且填料后焊接高溫容易致使合金粉末氧化；金屬氫化物在吸氫時會產生大量的熱量且放氫時需要從裝置內部吸收大量的熱量，如果裝置無法及時消散熱量或提供金屬氫化物足夠的熱量，吸放氫速率將無法滿足裝置的使用要求；另外，金屬粉末在多次吸放氫循環后將會不斷粉化，并且下沉至罐體內的某些角落聚集壓實，造成傳熱傳質性能下降，影響儲氫裝置的吸放氫速率；從工業化生產角度考慮，金屬氫化物儲氫裝置在滿足安全高效儲氫的同時需要保證內部結構的簡單，以簡化生產工藝步驟并降低生產成本。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種無焊接的金屬氫化物儲氫裝置及其制作方法，其結構簡單、制造簡易、傳熱傳質效果好且抗應力強。

本發明的技術方案是：

一種無焊接的金屬氫化物儲氫裝置，包括一體成型的罐體、氣體閥門、濾芯、罐體封頭、多孔不銹鋼導流材料、罐底、儲氫模塊及支撐結構，具體結構如下：

罐體包括管體，管體由鋁棒經過雙金屬復合觸頭墩壓機剪切頭上的機械手送至墩壓成形系統進行兩道墩壓：第一道墩壓將雙金屬線段保持同軸，進行初步壓合，第二道墩壓成形，使鋁棒拉伸成使鋁棒拉伸成一體成形的無蓋圓筒；

儲氫模塊均填充于罐體內，且將儲氫合金粉末與膨脹石墨混合物填充于儲氫模塊中，任意相鄰兩儲氫模塊均緊密貼合，與罐體封頭相鄰的儲氫模塊與罐體封頭間隙配合，多孔不銹鋼導流材料貫穿儲氫模塊；

罐體頂部端采用正向旋輪熱旋壓收口工藝，將管體收口段加熱到1000～1100℃，對管體收口段進行5～6次半橢圓形正向旋壓封口形成半橢圓形封頭，再對半橢圓形封頭進行3～5次增厚旋壓，在半橢圓形封頭中心處形成圓孔，最終進行圓孔成形旋壓、表面平整旋壓及螺紋加工，完成罐體封頭的制作，罐體封頭采用螺紋連接頭的形式與氣體閥門連接，整個罐體為無焊接工藝的無縫罐；