專利名稱：一種金屬氫化物儲(chǔ)存罐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金屬氫化物儲(chǔ)存罐，屬于氫儲(chǔ)存技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著石油資源的日漸匱乏和生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，氫能被公認(rèn)為人類未來的理想 能源。這是因?yàn)闅淙紵屇芎蟮漠a(chǎn)物是水；氫是可再生能源；氫能具有較高的熱值； 氫資源豐富，氫可以通過分解水制得。氫可以氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)3種方式進(jìn)行儲(chǔ)存。 氣態(tài)方式較為簡(jiǎn)單方便，但體積密度較小是該方法最嚴(yán)重的技術(shù)缺陷，另外氣態(tài)氫在 運(yùn)輸和使用過程中也存在安全隱患。液態(tài)儲(chǔ)氫方法的體積密度(70kg/m)高，但氫氣 的液化需要冷卻至U20K的超低溫下才能實(shí)現(xiàn)，此過程消耗的能量約占所儲(chǔ)存氫能的25 一45%。液態(tài)氫不僅儲(chǔ)存成本高，而且使用條件苛刻，目前只限于在航天技術(shù)領(lǐng)域應(yīng) 用。而利用儲(chǔ)氫材料與氫氣反應(yīng)生成固溶體和氫化物的固體儲(chǔ)氫方式，能有效克服氣、 液兩種儲(chǔ)存方式的不足，而且儲(chǔ)氫體積密度大、安全度高、運(yùn)輸方便、操作容易，特 別適合于對(duì)體積要求較嚴(yán)格的場(chǎng)合，如在燃料電池汽車上的使用。
但由于金屬氫化物在吸收了氫氣后，其體積較其未吸收氫氣前的體積增加約5— 20%，故在將金屬氫化物裝填入該金屬罐時(shí)，必需保留多余的空間，提供該金屬氫化 物所需的膨脹空間。雖然現(xiàn)有的儲(chǔ)存罐將一預(yù)定體積的金屬氫化物置于罐中；但是， 在金屬氫化物膨脹的同時(shí)，仍然會(huì)造成金屬氫化物彼此擠壓；再者，金屬氫化物在吸 放氫時(shí)會(huì)伴隨著放熱和吸熱的過程，此時(shí)需要儲(chǔ)存罐具有較高的導(dǎo)熱性，來保證吸放 氫過程的順利進(jìn)行，但是現(xiàn)有技術(shù)中，還不能完全解決熱量和氫氣的有效快速傳導(dǎo)。 同時(shí)金屬氫化物為低導(dǎo)熱率物質(zhì)，必須增強(qiáng)熱傳導(dǎo)機(jī)制改善傳熱速率，目前己有向儲(chǔ) 氫合金中添加導(dǎo)熱率很高的金屬，但是存在密度較大的缺點(diǎn)。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種金屬氫化物儲(chǔ)存罐，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，其可 進(jìn)一步改進(jìn)金屬氫化物的膨脹性，熱傳導(dǎo)，并提供吸收放出氫氣時(shí)的通道。 本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種金屬氫化物儲(chǔ)存罐，它是由氣體減壓閥(1)、過濾塞(2)、蓋板(3)、導(dǎo)氣 板(4)、分隔盤(6)和外殼(7)組成，其特征在于分隔盤(6)的側(cè)壁與底面垂直，
側(cè)壁外徑與外殼(7)的內(nèi)徑相等，在分隔盤的底面均勻地分布有S型鋁隔板(8)， 分隔盤的底面中間部位有矩形孔(9);導(dǎo)氣板(4)具有多孔表面，內(nèi)部豎直方向有 五個(gè)導(dǎo)氣孔；多個(gè)分隔盤(6)疊置起來，導(dǎo)氣板(4)對(duì)應(yīng)穿插每個(gè)分隔盤(6)底 面的矩形孔(9)中， 一并置于外殼(7)內(nèi)，每個(gè)分隔盤(6)內(nèi)均勻地裝入約3/4 體積的儲(chǔ)氫合金和導(dǎo)熱復(fù)合材料的混合物；多孔金屬的蓋板(3)中間有矩形孔并穿 過導(dǎo)氣板(4)，蓋于最上端的分隔盤上，氣體減壓閥(1)以螺紋連接的方式與外殼 (7)相連。
上述的金屬氫化物儲(chǔ)存罐，其特征在于所述的蓋板、外殼材質(zhì)為鋁合金或不銹鋼， 分隔盤材質(zhì)為鋁合金，過濾器的材質(zhì)為銅或金屬鎳，過濾器的孔徑為5—20um。所述 的導(dǎo)氣板材質(zhì)為鋁，表面的孔徑為l一20um。導(dǎo)熱復(fù)合材料為鋁、碳纖維、百分之幾 的碳納米管燒結(jié)的復(fù)合材料顆粒。
在分隔盤的底面均勻地分布的S型鋁隔板可以用焊接的方式焊上，分隔盤與外殼 內(nèi)壁之間為緊配合；導(dǎo)氣板對(duì)應(yīng)穿插每個(gè)分隔盤底面的矩形孔，且導(dǎo)氣板與分隔盤為 緊配合，導(dǎo)氣板表面的孔徑為l一20um，可順利的導(dǎo)通氫氣，但合金粉不能進(jìn)入。蓋 板中間的矩形孔與分隔盤底面上矩形孔大小相同，且蓋板與導(dǎo)氣板之間為緊配合。
貯氫合金為Ti-Fe、Ti-Mn或Ti-V基貯氫合金中的一種，或?yàn)橐环N以上的混合物， 由于貯氫合金的熱導(dǎo)率較小(l 2Jm—')，因此，向貯氫合金中加入一定量的密度 較小，但導(dǎo)熱率很大的鋁復(fù)合材料導(dǎo)熱顆粒(鋁、碳纖維、百分之幾的碳納米管燒結(jié) 的復(fù)合材料顆粒，熱導(dǎo)率為700 Jm—VY')，可大大提高其導(dǎo)熱率。
本實(shí)用新型儲(chǔ)存罐特點(diǎn)是由于本發(fā)明的分隔盤將容置于罐體內(nèi)的金屬氫化物分 成若干堆體，且內(nèi)部焊有S型鋁隔板，可更有效地防止金屬氫化物膨脹時(shí)造成金屬氫 化物彼此擠壓，可確保施于儲(chǔ)存罐的熱能可經(jīng)由分隔盤、S型鋁隔板傳導(dǎo)，高效的發(fā) 生熱量的傳導(dǎo)。本發(fā)明中所應(yīng)用的導(dǎo)氣板具有一定的強(qiáng)度， 一方面用于導(dǎo)通將金屬氫 化物吸收或釋出的氫氣；另一方面，也可以用于將該分隔盤固定于該儲(chǔ)存罐內(nèi)；導(dǎo)氣 板與分隔盤的矩形孔為緊配合，可防止合金粉漏到下層的分隔盤中。
該儲(chǔ)氫罐采用上述技術(shù)方案，具有如下積極效果
1. 分隔盤中的S型鋁隔板， 一方面由于其將合金粉又分成了若干堆，改善了膨 脹性；另一方面由于其與貯氫合金粉接觸的面積更大，比傳統(tǒng)的形狀相比其導(dǎo)熱性能 更好。
2. 導(dǎo)氣板為一塊一定厚度的多孔泡沫鋁板，內(nèi)部豎直方向有五個(gè)導(dǎo)氣孔， 一方
面可以增大導(dǎo)氣的效率；另一方面，該導(dǎo)氣板還起固定分隔盤的作用，簡(jiǎn)化了固定分 隔盤的工藝。
3.由于儲(chǔ)氫合金的導(dǎo)熱率很低，于是向貯氫合金粉中加入的導(dǎo)熱鋁粉復(fù)合材料 (700 Jm—Vk-1)，它的密度比鋁小，導(dǎo)熱率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋁粉(190 Jm-'s-V')。

圖l (a)是本實(shí)用新型儲(chǔ)存罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，(b)是分隔盤的立體圖。 圖2 (a)是本實(shí)用新型儲(chǔ)存罐的立體示意圖，(b)是導(dǎo)氣板的立體圖。 圖中各數(shù)字代號(hào)表示如下
1.氣體減壓閥2.過濾塞3.蓋板4.導(dǎo)氣板5.導(dǎo)氣孔6.分隔盤7.外 殼8. S型鋁隔板9.矩形孔具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1 (a)所示金屬氫化物儲(chǔ)存罐，其包含氣體減壓閥(1)、過濾塞(2)、蓋 板(3)、導(dǎo)氣板(4)、導(dǎo)氣孔(5)、分隔盤(6)及外殼(7)。圖2 (a)所示，分隔 盤(6)疊置于外殼(7)內(nèi)，用于容置約3/4體積的金屬氫化物和導(dǎo)熱粉體的混合物。 分隔盤(6)底面和側(cè)面垂直，外徑與外殼(7)的內(nèi)徑相等。分隔盤(6)底面上形成 一個(gè)矩形孔(9)。多孔金屬的蓋板(3)位于最上端的分隔盤上。導(dǎo)氣板(4)穿插過 每個(gè)分隔盤(6)底面的矩形孔(9)及蓋板(3)，以固定分隔盤(6)及蓋板(3)于 外殼(7)內(nèi)。圖l (b)所示，在分隔盤(6)的底面均勻地分布有S型鋁隔板(8)， 被隔板分隔的每一塊空間要留出約1/ 4的空間，以提供金屬氫化物于吸收氫氣后所 需的膨脹空間。圖2 (b)所示導(dǎo)氣板具有多孔表面，內(nèi)部豎直方向有五個(gè)導(dǎo)氣孔(5)， 用于導(dǎo)通金屬氫化物吸收或釋出的氫氣。使用該金屬氫化物儲(chǔ)存罐時(shí)，吸氫過程先將 新鮮純氫氣經(jīng)由外殼的釋出口端，由具有多孔導(dǎo)氣板(4)、導(dǎo)氣孔(5)導(dǎo)引至各分 隔盤(6)內(nèi)的金屬氫化物。放氫過程是，儲(chǔ)存于金屬氫化物內(nèi)的氫氣被完全釋放后， 經(jīng)由多孔導(dǎo)氣板(4)、導(dǎo)氣孔(5)導(dǎo)至外殼的釋出口端，可再次循環(huán)上述的過程。
權(quán)利要求1.一種金屬氫化物儲(chǔ)存罐，它是由氣體減壓閥(1)、過濾塞(2)、蓋板(3)、導(dǎo)氣 板(4)、分隔盤(6)和外殼(7)組成，其特征在于分隔盤(6)的側(cè)壁與底面垂 直，側(cè)壁外徑與外殼(7)的內(nèi)徑相等，在分隔盤的底面均勻地分布有S型鋁隔板(8)，分隔盤的底面中間部位有矩形孔(9)；導(dǎo)氣板(4)具有多孔表面，內(nèi)部豎 直方向有五個(gè)導(dǎo)氣孔；多個(gè)分隔盤(6)疊置起來，導(dǎo)氣板(4)對(duì)應(yīng)穿插每個(gè)分 隔盤(6)底面的矩形孔(9)中，一并置于外殼(7)內(nèi)，多孔金屬的蓋板(3) 中間有矩形孔并穿過導(dǎo)氣板(4)，蓋于最上端的分隔盤上，氣體減壓閥(1)以螺 紋連接的方式與外殼(7)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氫化物儲(chǔ)存罐，其特征在于所述的蓋板、外殼材質(zhì)為 鋁合金或不銹鋼，分隔盤材質(zhì)為鋁合金，過濾塞的材質(zhì)為銅或金屬鎳，過濾塞孔 的直徑為5—20um。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氫化物儲(chǔ)存罐，其特征在于所述的導(dǎo)氣板材質(zhì)為鋁， 表面孔的直徑為l一20um。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種金屬氫化物儲(chǔ)存罐，屬于氫儲(chǔ)存術(shù)領(lǐng)域。該儲(chǔ)存罐是由氣體減壓閥、過濾塞、蓋板、導(dǎo)氣板、分隔盤和外殼組成，其主要特征是在分隔盤的底面均勻地分布有S型鋁隔板，分隔盤的底面中間部位有矩形孔；導(dǎo)氣板具有多孔表面，內(nèi)部豎直方向有五個(gè)導(dǎo)氣孔；多個(gè)分隔盤疊置起來，導(dǎo)氣板對(duì)應(yīng)穿插每個(gè)分隔盤底面的矩形孔中，一并置于外殼內(nèi)。本實(shí)用新型的金屬氫化物儲(chǔ)存罐具有良好的傳導(dǎo)熱量和導(dǎo)通氫氣的能力，可用于燃料電池等氫源。
文檔編號(hào)F17C11/00GK201193780SQ20082005455
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
發(fā)明者孟祥海, 張金龍, 明 朱, 林根文, 偉 王, 葛建生, 金航軍 申請(qǐng)人:上海大學(xué)