一種金屬氫化物儲氫罐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于儲氫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬氫化物儲氫罐。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(fā)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(tài)環(huán)境的惡化，如溫室效應(yīng)。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。氫能作為一種清潔、高效的二次能源，被認(rèn)為是替代傳統(tǒng)化石燃料的理想能源。在氫能系統(tǒng)中，氫氣的安全儲存是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
[0003]常用的儲氫技術(shù)主要包括高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫和以儲氫材料為介質(zhì)的固態(tài)儲氫。高壓氣態(tài)儲氫主要使用大容量氣罐和鋼瓶來儲存氣態(tài)氫，其體積儲氫密度低、壓力高、安全性差，而且壓縮氫氣還需使用加壓設(shè)備，增加了成本和能耗，純氫的壓縮還會導(dǎo)致純氫的純度降低；低溫液態(tài)儲氫的儲氫密度高，但能耗大、成本高，對隔熱裝置要求苛刻，而且存在揮發(fā)損失及安全性差等問題。將儲氫合金裝填入密閉容器中形成的金屬氫化物儲氫罐，其利用儲氫合金的可逆吸放氫能力實(shí)現(xiàn)氫氣的固態(tài)儲存，與其他儲氫方式相比，具有儲氫密度高、安全性好、氫氣純度高等優(yōu)點(diǎn)，是儲氫技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。
[0004]近年來，各國研究工作者在金屬氫化物儲氫技術(shù)方面做了大量研究工作，使得金屬氫化物固態(tài)儲氫得到了迅速發(fā)展，并已投入商業(yè)應(yīng)用。但是，儲氫合金在吸/放氫過程中會因體積的膨脹和收縮導(dǎo)致儲氫合金粉化，并在重力的作用下，儲氫合金粉末會逐漸沉降。多次吸/放氫循環(huán)后，儲氫合金會聚集在儲氫罐底部，聚集的儲氫合金吸氫膨脹時會罐體施加極大的應(yīng)力，將導(dǎo)致罐體發(fā)生塑性變形甚至破裂，引發(fā)安全事故。因此亟待開發(fā)一種可有效防止儲氫合金粉末聚集于儲氫罐底部的金屬氫化物儲氫罐，確保儲氫合金在儲氫罐內(nèi)分布均勻，防止其因應(yīng)力過大導(dǎo)致罐體過量變形，保證金屬氫化物儲氫罐的使用安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明目的在于提供一種金屬氫化物儲氫罐。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
[0007]—種金屬氫化物儲氫罐，所述儲氫罐由罐體1、儲氫合金2、支撐架3、多孔金屬導(dǎo)氣隔離板4、導(dǎo)氣管5、封頭6、過濾器7、閥門8組成；所述支撐架3用于支撐多孔金屬導(dǎo)氣隔離板4，同時支撐架3和多孔金屬導(dǎo)氣隔離板4將儲氫合金分隔成若干層。
[0008]所述支撐架3的外徑與罐體1的內(nèi)徑相同，高度不大于罐體1的半徑。
[0009]所述多孔金屬導(dǎo)氣隔離板4的外徑與罐體1的內(nèi)徑相同，中心孔直徑與導(dǎo)氣管5的外徑相同。
[0010]所述的罐體1和封頭6通過焊接形成一整體。
[0011]所述的罐體1和封頭6的材質(zhì)為碳鋼、不銹鋼或鎳合金。
[0012]所述的儲氣合金2為稀土系六135型、欽系A(chǔ)B型、欽系A(chǔ)B 2型、欽鑰j固洛體型儲氣合金中的一種或一種以上。
[0013]所述的多孔金屬導(dǎo)氣隔離板4和導(dǎo)氣管5為不銹鋼粉末燒結(jié)體，過濾精度為
0.5-5 μ mD
[0014]所述的過濾器7為不銹鋼粉末燒結(jié)體，設(shè)置在閥門8上，過濾器7的過濾精度^ 0.5 μ mD
[0015]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0016](1)本發(fā)明提供的金屬氫化物儲氫罐結(jié)構(gòu)簡單，易制造加工；
[0017](2)本發(fā)明提供的金屬氫化物儲氫罐，可有效防止儲氫合金在反復(fù)的吸/放氫過程中因體積膨脹/收縮而聚集到儲氫罐底部，避免了儲氫罐因儲氫合金的聚集和應(yīng)力過大所導(dǎo)致的罐體變形和破裂，提高了儲氫罐的使用安全性和使用壽命。
【附圖說明】
[0018]圖1為一種金屬氫化物儲氫罐的剖視圖。
[0019]圖2為支撐架的外形示意圖。
[0020]圖3為多孔金屬導(dǎo)氣隔離板外形示意圖。
[0021]圖4為金屬氫化物儲氫罐罐體周向的應(yīng)變變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0023]圖1為一種金屬氫化物儲氫罐的剖視圖。所述的金屬氫化物儲氫罐由罐體1、儲氫合金2、支撐架3、多孔金屬導(dǎo)氣隔離板4、導(dǎo)氣管5、封頭6、過濾器7、閥門8組成。
[0024]所述的金屬氫化物儲氫罐罐體1的材質(zhì)為不銹鋼，外徑為133mm，內(nèi)徑為125mm，直筒部分長500mm，容積為6.3L。
[0025]所述的金屬氫化物儲氫罐內(nèi)裝填的儲氫合金2為LaNi5儲氫合金，其室溫條件下的放氫平臺壓為0.15MPa，重量儲氫率為1.5wt%，共裝填儲氫合金26kg。
[0026]所述的金屬氫化物儲氫罐中心放置導(dǎo)氣管5，該導(dǎo)氣管為不銹鋼粉末燒結(jié)管，過濾精度為2.5 μ m，外徑為12mm，壁厚為3mm，長520mmo
[0027]支撐架3的外徑為125_，與罐體1的內(nèi)徑相同，其厚度為3mm，支撐架3由4個直徑為10mm，高為50mm的腿，支撐架3的總高度為53mm。
[0028]多孔金屬導(dǎo)氣隔離板4為不銹鋼粉末燒結(jié)體，過濾精度為5 μ m，厚度為2.5mm，外徑125_，其中心有一個直徑為12_的孔。多孔金屬導(dǎo)氣隔離板4的中心孔穿過導(dǎo)氣管5，并放置在支撐架3上面，由支撐架3支撐。
[0029]所述的金屬氫化物儲氫罐共設(shè)置有9個支撐架3和9個多孔金屬導(dǎo)氣隔離板4，將金屬氫化物儲氫罐內(nèi)部分隔成10層，每層放置2.6kgLaNi5儲氫合金。
[0030]設(shè)置和裝填完儲氫合金2、支撐架3、多孔金屬導(dǎo)氣隔離板4、導(dǎo)氣管5后，再將封頭6與罐體1進(jìn)行焊接。最后安裝閥門8，在閥門8上面設(shè)置有過濾器7，過濾器7為不銹鋼燒結(jié)體，過濾精度為0.5 μ m。
[0031]為了測試本發(fā)明實(shí)施例的金屬氫化物儲氫罐對防止儲氫合金在反復(fù)使用過程向罐體底部聚集的作用。在所述金屬氫化物儲氫罐罐體的上、中、下三個位置(高400mm、250mm、100mm)的周向粘貼應(yīng)變計(jì)，測試所述金屬氫化物儲氫罐在循環(huán)使用過程中周向的最大應(yīng)變量，測試結(jié)果如圖4所示，圖4為金屬氫化物儲氫罐罐體周向的應(yīng)變變化曲線。
[0032]由圖4可知，在約60次循環(huán)充放氫后，金屬氫化物儲氫罐罐體的應(yīng)變趨于穩(wěn)定，且上、中、下三個位置的周向應(yīng)變基本一致，說明儲氫合金在儲氫罐內(nèi)分布仍然均勻，儲氫合金沒有因?yàn)檠h(huán)吸放氫而聚集在儲氫罐底部，沒有導(dǎo)致罐體底部的應(yīng)變過大。同時金屬氫化物儲氫罐在200次循環(huán)使用后，其最大的周向應(yīng)變僅954 μ ε，具有很好的長期使用安全性。
[0033]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】之一，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬氫化物儲氫罐，其特征在于，所述儲氫罐由罐體(1)、儲氫合金(2)、支撐架(3)、多孔金屬導(dǎo)氣隔離板(4)、導(dǎo)氣管(5)、封頭(6)、過濾器(7)、閥門⑶組成；所述支撐架(3)用于支撐多孔金屬導(dǎo)氣隔離板(4)，同時支撐架(3)和多孔金屬導(dǎo)氣隔離板(4)將儲氫合金分隔成若干層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬氫化物儲氫罐，其特征在于，所述支撐架(3)的外徑與罐體(1)的內(nèi)徑相同，高度不大于罐體(1)的半徑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬氫化物儲氫罐，其特征在于，所述多孔金屬導(dǎo)氣隔離板⑷的外徑與罐體⑴的內(nèi)徑相同，中心孔直徑與導(dǎo)氣管(5)的外徑相同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬氫化物儲氫罐，其特征在于，所述罐體(1)和封頭(6)通過焊接形成一整體。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬氫化物儲氫罐，其特征在于，所述的罐體(1)和封頭(6)的材質(zhì)為碳鋼、不銹鋼或鎳合金。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬氫化物儲氫罐，其特征在于，所述的儲氫合金(2)為稀土系六85型、鈦系A(chǔ)B型、鈦系A(chǔ)B 2型、鈦釩固溶體型儲氫合金中的一種或一種以上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬氫化物儲氫罐，其特征在于，所述的多孔金屬導(dǎo)氣隔離板(4)和導(dǎo)氣管(5)為不銹鋼粉末燒結(jié)體，過濾精度為0.5-5 μ m。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬氫化物儲氫罐，其特征在于，所述的過濾器(7)為不銹鋼粉末燒結(jié)體，設(shè)置在閥門(8)上，過濾器(7)的過濾精度<0.5μπι。
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于儲氫技術(shù)領(lǐng)域的一種金屬氫化物儲氫罐。所述金屬氫化物儲氫罐由罐體、儲氫合金、支撐架、多孔金屬導(dǎo)氣隔離板、導(dǎo)氣管、封頭、過濾器、閥門組成。支撐架用于支撐多孔金屬導(dǎo)氣隔離板，支撐架和多孔金屬導(dǎo)氣隔離板將儲氫合金分隔成若干層，同時多孔金屬導(dǎo)氣隔離板的中心孔直徑與導(dǎo)氣管的外徑相同，保證各儲氫合金層之間的氫氣暢通。本發(fā)明的金屬氫化物儲氫罐結(jié)構(gòu)簡單，制造加工容易；設(shè)置的支撐架和多孔金屬導(dǎo)氣隔離板可有效防止儲氫合金在反復(fù)的吸/放氫過程中因體積膨脹/收縮而聚集到儲氫罐底部，避免了儲氫罐因儲氫合金的聚集和應(yīng)力過大所導(dǎo)致的罐體變形和破裂，提高了儲氫罐的使用安全性和使用壽命。
【IPC分類】F17C11/00, F17C13/08
【公開號】CN105387341
【申請?zhí)枴緾N201510796678
【發(fā)明人】葉建華, 郭秀梅, 李志念, 袁寶龍, 邱昊辰, 楊陽, 盧淼, 朱淼, 武媛方, 王樹茂, 蔣利軍, 劉曉鵬
【申請人】北京有色金屬研究總院
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年11月18日