一種金屬氫化物儲氫裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于氫能領域的儲氫技術，特別涉及一種金屬氫化物儲氫裝置。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發展，煤、石油、天然氣等化石燃料已無法滿足人類日益增長的需求，同時化石燃料的使用又造成了生態環境的惡化，如溫室效應。另外，煤、石油、天然氣等為不可再生資源，且在地球上的儲量有限，人類不可能一直依賴于它們。因此許多國家都在研究和開發新的替代能源，如風能、太陽能、氫能、核能、生物質能、水能、海洋能等。氫的燃燒熱值高，每千克氫燃燒后的能量，約為汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍；氫燃燒的產物是水，對環境零污染；氫是宇宙中分布最廣泛的物質，其構成了宇宙總質量的75%，在地球的儲量極其豐富，可再生和重復利用，因此氫能被認為是人類最理想的能源，得到了全世界的廣泛關注。
[0003]燃料電池是氫能應用的重要方式之一，具有高效、環保、低噪等諸多優點，在交通運輸、備用電源等領域具有良好的應用前景。金屬氫化物儲氫是一種固態儲氫技術，與高壓氫瓶和液氫相比，金屬氫化物儲氫壓力低，安全，靈活，且體積小，是燃料電池的理想氫源。但是金屬氫化物儲氫也存在不足，例如金屬氫化物放氫是個吸熱過程，若換熱不充分，溫度迅速降低，會導致金屬氫化物無法快速放氫，使得無法滿足燃料電池的要求。專利CN2861702Y、CN1609499A、CN201562717U及CN2658543Y等提供的金屬氫化物儲氫裝置，在儲氫罐外部設置了方形套管換熱翅片，增加了儲氫罐與環境的換熱面積，提高了換熱效率，但是其存在的最大缺點是換熱不均勻，儲氫裝置朝向熱源的一側可有效獲取熱量，但另一側則無法獲得熱量，這會致使儲氫罐兩側溫度不均勻，同時儲氫罐內的不同位置的儲氫合金放氫也不均勻，從而影響儲氫裝置的放氫性能。

【發明內容】

[0004]針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，該裝置由閥門1、前蓋2、氣路管3、瓶口接頭4、卡套5、密封墊圈6、過濾片7、外殼8、風扇9、縱向換熱翅片管10、儲氫瓶體11、儲氫材料床體12、多孔導氣管13組成；
[0005]瓶口接頭4的一端通過密封墊圈6與儲氫瓶體11連接密封，另一端由卡套5與氣路管3連接；氣路管3通過過濾片7和多孔導氣管13連接，另一端和閥門I連接；外殼8上靠近閥門I 一端安裝前蓋2，背離閥門I 一端安裝兩個風扇9 ;縱向換熱翅片管10和儲氫瓶體11置于外殼8中；儲氫瓶體11內有儲氫材料床體12和多孔導氣管13,儲氫瓶體11放置于縱向換熱翅片管10內；不銹鋼多孔導氣管13置于儲氫材料床體12中心位置。
[0006]所述前蓋2上面置有條形散熱孔。
[0007]所述縱向換熱翅片管10由基管和翅片組成，材質為鋁或鋁合金，其基管內徑與儲氫瓶體11外徑相同，翅片的方向與儲氫瓶體11縱向一致，翅片數量為4片?60片,厚度為0.1mm ?3mmο
[0008]所述儲氫瓶體11為鋁合金無縫瓶，瓶體外徑25mm?250mm，容積0.1L?15L，工作壓力達20MPa ;儲氫瓶體11的數量根據實際使用需求任意選擇。
[0009]所述儲氫瓶體11和縱向換熱翅片管10的接觸面上涂覆一層薄導熱硅脂，減少兩者間的接觸熱阻。
[0010]所述儲氫材料床體12為儲氫材料與導熱纖維的均勻混合物。
[0011]所述儲氫材料為稀土系AB5型、鈦系AB2型和AB型、鈦釩固溶體型儲氫材料中的一種或幾種。
[0012]所述導熱纖維的材質為鋁、銅和碳中的一種或幾種。
[0013]所述儲氫材料與導熱纖維的質量比在98:2?90:10之間。
[0014]所述過濾片7和多孔導氣管13為銅粉或不銹鋼粉的燒結體，過濾精度為0.5微米?5微米。
[0015]發明的有益效果:1)本發明提供的儲氫裝置結構簡單，制造加工容易；2)設置的縱向換熱翅片管可以增加換熱面積，提高儲氫容器的換熱效率，由于翅片的方向與儲氫裝置內的儲氫瓶體縱向一致，可保證儲氫容器均勻換熱，確保儲氫容器內部的儲氫材料床體放氫的均勻性，放氫性能大幅提高；3)裝置自帶有換熱風扇，當與空冷型燃料電池聯用時，可充分利用燃料電池運行時所產生的廢熱。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明提供的金屬氫化物儲氫裝置的結構示意圖(剖視)；
[0017]圖2是本發明提供的金屬氫化物儲氫裝置的外形示意圖；
[0018]圖3是縱向換熱翅片的結構示意圖；
[0019]圖4是本發明實施例的金屬氫化物儲氫裝置的放氫曲線。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體的實施例對本發明做進一步詳細的說明，但本發明不局限于下面實施例。
[0021]如圖1和圖2所示分別為本發明提供的金屬氫化物儲氫裝置的結構示意圖(剖視)和外形示意圖，該裝置由閥門1、前蓋2、氣路管3、瓶口接頭4、卡套5、密封墊圈6、過濾片7、外殼8、風扇9、縱向換熱翅片管10、儲氫瓶體11、儲氫材料床體12、多孔導氣管13組成；
[0022]瓶口接頭4的一端通過密封墊圈6與儲氫瓶體11連接密封，另一端由卡套5與氣路管3連接；氣路管3通過過濾片7和多孔導氣管13連接，另一端和閥門I連接；外殼8上靠近閥門I 一端安裝前蓋2，背離閥門I 一端安裝兩個風扇9 ;縱向換熱翅片管10和儲氫瓶體11置于外殼8中；儲氫瓶體11內有儲氫材料床體12和多孔導氣管13,儲氫瓶體11放置于縱向換熱翅片管10內。
[0023]過濾片7采用粉末冶金方法制成的銅粉或不銹鋼燒結體，過濾精度為0.5?5微米，可有效阻擋儲氫材料粉末，同時保證氫氣在儲氫材料床體12中的暢通。
[0024]外殼8由Imm厚的不銹鋼板制成。風扇9的外形尺寸與外殼8 一致。
[0025]儲氫瓶體11是采用旋壓工藝制成的鋁合金無縫瓶，其外徑為59mm，容積為0.5L，其工作壓力可達20MPa ;將鈦系AB2型儲氫合金(TiZr) h ^ (VFeCrMn) 2.^和鋁纖維(導熱材料)按質量比為95:5混合均勻后裝入儲氫瓶體11中，形成儲氫材料床體12。
[0026]由粉末冶金方法制成的直徑為6mm的不銹鋼多孔導氣管13置于儲氫材料床體12的中心位置。
[0027]如圖3所示為縱向換熱翅片的結構示意圖，縱向換熱翅片管10由熱導率高的鋁鋁合金制成，由基管和翅片組成，基管內徑為59mm,厚2mm,翅片共36片，厚度為0.5mm,基管、翅片與外殼8之間形成縱向通道，在2個儲氫瓶體11外表面均勻涂覆一層薄導熱硅脂，并放置于縱向換熱翅片管10內。
[0028]本實施例的金屬氫化物儲氫裝置放氫時，風扇9產生的風，經縱向換熱翅片管10的縱向通道通過，并從前蓋2的條形散熱孔排出，這種換熱方式最大的優點是，能保證儲氫容器不同位置的均勻換熱，可確保儲氫材料床體12不同部位同時放氫，從而有效提升金屬氫化物儲氫裝置的性能。
[0029]圖4是本發明實施例的金屬氫化物儲氫裝置的放氫曲線，其中，金屬氫化物儲氫裝置以10SL/min氫氣流量放氫時，氫氣壓力(曲線A)、放氫流量(曲線B)和累積放氫量(曲線C)隨時間的變化曲線。可見，本發明實施例的金屬氫化物儲氫裝置總放氫量為715SL(標準升)，其在10SL/min氫氣流量可以穩定工作58min，放氫580SL，占總放氫量的81%，具有很好的放氫性能。
[0030]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，該裝置由閥門(I)、前蓋(2)、氣路管(3)、瓶口接頭(4)、卡套(5)、密封墊圈(6)、過濾片(7)、外殼(8)、風扇(9)、縱向換熱翅片管(10)、儲氫瓶體(11 )、儲氫材料床體(12 )、多孔導氣管(13 )組成； 瓶口接頭(4 )的一端通過密封墊圈(6 )與儲氫瓶體(11)連接密封，另一端由卡套(5 )與氣路管(3)連接；氣路管(3)通過過濾片(7)和多孔導氣管(13)連接，另一端和閥門(I)連接；外殼(8)上靠近閥門(I) 一端安裝前蓋(2)，背離閥門(I) 一端安裝兩個風扇(9);縱向換熱翅片管(10)和儲氫瓶體(11)置于外殼(8)中；儲氫瓶體(11)內有儲氫材料床體(12)和多孔導氣管(13)，儲氫瓶體(11)放置于縱向換熱翅片管(10)內；不銹鋼多孔導氣管(13)置于儲氫材料床體(12)中心位置。
2.根據權利要求1所述的金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，所述前蓋(2)上面置有條形散熱孔。
3.根據權利要求1所述的一種金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，所述縱向換熱翅片管(10)由基管和翅片組成，材質為鋁或鋁合金，其基管內徑與儲氫瓶體(11)外徑相同，翅片的方向與儲氫瓶體(11)縱向一致，翅片數量為4片?60片，厚度為0.1mm?3mm。
4.根據權利要求1所述的一種金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，所述儲氫瓶體(11)為鋁合金無縫瓶，瓶體外徑25mm?250mm，容積0.1L?15L，工作壓力達20MPa ;儲氫瓶體(11)的數量根據實際使用需求任意選擇。
5.根據權利要求2、3所述的一種金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，所述儲氫瓶體(11)和縱向換熱翅片管(10)的接觸面上涂覆一層薄導熱硅脂，減少兩者間的接觸熱阻。
6.根據權利要求1所述的金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，所述儲氫材料床體(12)為儲氫材料與導熱纖維的均勻混合物。
7.根據權利要求6所述的一種金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，所述儲氫材料為稀土系AB5型、鈦系AB2型和AB型、鈦釩固溶體型儲氫材料中的一種或幾種。
8.根據權利要求6所述的一種金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，所述導熱纖維的材質為鋁、銅和碳中的一種或幾種。
9.根據權利說明6?8所述的一種金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，所述儲氫材料與導熱纖維的質量比在98:2?90:10之間。
10.根據權利要求1所述的一種金屬氫化物儲氫裝置，其特征在于，所述過濾片(7)和多孔導氣管(13)為銅粉或不銹鋼粉的燒結體，過濾精度為0.5微米?5微米。
【專利摘要】本發明公開了屬于儲氫技術領域的一種金屬氫化物儲氫裝置。該裝置由閥門、前蓋、氣路管、瓶口接頭、卡套、密封墊圈、過濾片、外殼、風扇、縱向換熱翅片管、儲氫容器、儲氫材料床體、多孔導氣管組成。瓶口接頭通過密封墊圈和卡套分別連接儲氫瓶體與氣路管；氣路管通過過濾片和多孔導氣管、閥門連接；外殼上安裝有前蓋和兩個風扇，內部裝有縱向換熱翅片管和儲氫瓶；儲氫瓶體內有儲氫材料床體和多孔導氣管。本發明的金屬氫化物儲氫裝置結構簡單，制造加工容易；設置的縱向換熱翅片管在提高儲氫容器的換熱效率的同時，也可保證儲氫容器均勻換熱，確保儲氫容器內部的儲氫材料床體放氫的均勻性，大幅提高放氫性能。
【IPC分類】F17C1-00, F17C13-00
【公開號】CN104676239
【申請號】CN201310629109
【發明人】葉建華, 李志念, 劉曉鵬, 蔣利軍, 王樹茂, 袁寶龍, 郭秀梅, 趙旭山, 姬江峰, 邱昊辰
【申請人】北京有色金屬研究總院
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月29日