專利名稱：基于金屬儲氫原理的儲氫罐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種儲氫罐，尤其涉及一種安全性好，儲氫密度高的基于金屬儲氫原理的儲氫罐。
背景技術(shù)：
隨著石油，天然氣等傳統(tǒng)能源的開發(fā)使用，由此帶來的環(huán)境污染也是日益嚴重，同時由于石油，天然氣等傳統(tǒng)能源的存貯是有限的，因此新型能源的開發(fā)及應(yīng)用是全人類所面臨的一個課題。氫氣作為自然界中最普遍的元素，資源可以說無窮無盡，它具有熱值高， 無污染等優(yōu)點。氫的儲存是氫能利用的重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)有的儲氫方法一般分為氣態(tài)儲氫和液態(tài)儲氫，氣態(tài)儲氫是將氫氣貯存在高壓鋼瓶內(nèi)，儲氫密度低且安全性差；而液態(tài)儲氫一般應(yīng)用于航空航天等重大項目中，由于氫氣需要冷卻至-253°C左右才能液化，能耗高，同時對儲罐的絕熱性能要求更高，上述問題都制約了氫能的廣泛應(yīng)用。隨著儲氫合金的應(yīng)用，氫氣即可以以原子或氫化物的形式儲存在儲氫合金內(nèi)，具有儲氫密度高，儲存容器的耐高壓和絕熱性能要求相對較低，安全性好等優(yōu)點成為氫氣儲存的一種潛在的理想方式。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型主要是提供了一種安全性好，儲氫密度高的基于金屬儲氫原理的儲氫罐，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的氫儲存安全性差，能耗大，儲氫密度低等技術(shù)問題。本實用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種基于金屬儲氫原理的儲氫罐，包括壓力儲罐及設(shè)于壓力儲罐上的氫氣輸入口和氫氣輸出口，在氫氣輸入口上設(shè)有輸入端控制閥，氫氣輸出口上設(shè)有輸出端控制閥，在所述壓力儲罐內(nèi)填充有若干粉末狀的儲氫合金，在儲氫合金內(nèi)埋設(shè)有若干條加熱管束，所述加熱管束穿插固定在翅片組上并與壓力儲罐外的電加熱器電源相連，在對應(yīng)于加熱管束周邊的翅片組上設(shè)有冷卻水管，所述冷卻水管的兩端延伸至壓力儲罐外與冷卻水系統(tǒng)相連，所述電加熱器電源、輸入端控制閥及輸出端控制閥連接在控制系統(tǒng)上。裝置利用儲氫合金的儲氫原理，即氫氣可以以原子或氫化物的形式儲存在儲氫合金內(nèi)，將粉末狀的儲氫合金存貯在一個密閉的壓力儲罐內(nèi)，在儲氫合金內(nèi)埋設(shè)加熱管束，加熱管束的周圍又設(shè)置若干冷卻水管，為了提高傳熱效率及固定加熱管束和冷卻水管，二者均穿插固定在翅片組上，由于儲氫合金吸氫時，由于反應(yīng)會放熱，冷卻水用于儲氫合金吸氫放熱時降溫，儲氫合金逆向釋放氫氣時開啟電加熱器電源對加熱管束加熱，且加熱和冷卻過程通過控制系統(tǒng)自動控制，相對傳統(tǒng)的液態(tài)儲氫和氣態(tài)儲氫方法穩(wěn)定性和安全性更好，儲氫密度更高。作為優(yōu)選，所述翅片組包括若干個等距排列的翅片，所述翅片的形狀與壓力儲罐的橫截面形狀一致并沿壓力儲罐的軸線方向水平排列，所述加熱管束垂直穿插在翅片上并沿翅片表面均布。確保儲氫合金加熱及冷卻均勻。作為優(yōu)選，所述冷卻水管為一體式連接，所述冷卻水管在翅片組的頂面與底面間呈蛇形彎折，且冷卻水管在翅片表面均布。蛇形彎折的一體式冷卻水管固定方式可靠，便于安裝，冷卻水管在翅片表面均布時，確保翅片受熱及冷卻均勻，使儲氫合金均勻加熱及降作為優(yōu)選，在所述壓力儲罐上至少設(shè)有四個溫度傳感器，所述溫度傳感器連接在控制系統(tǒng)上，其中的三個溫度傳感器設(shè)于壓力儲罐上，且在儲氫合金的填充高度范圍內(nèi)均布，另一個溫度傳感器安裝在冷卻水管的出口管路上。在壓力儲罐內(nèi)對應(yīng)于儲氫合金的填充高度范圍內(nèi)均勻設(shè)置三個溫度測點，即可通過控制系統(tǒng)的界面實時監(jiān)視壓力儲罐內(nèi)的溫度變化，每個溫度測點都會有高溫報警和超高溫聯(lián)鎖關(guān)電加熱器電源的保護，中間位溫度測點的溫度信號進入控制系統(tǒng)，通過溫度控制器輸出控制信號給電加熱器電源，并調(diào)節(jié)電加熱器電源功率來達到設(shè)定的加熱溫度；通過在冷卻水管的出口管路上設(shè)置一個溫度測點，可以監(jiān)控冷卻水回水溫度并具有溫度高報警功能。作為優(yōu)選，在對應(yīng)于儲氫合金上方的壓力儲罐上設(shè)有過壓排放閥和壓力傳感器， 所述壓力傳感器通過控制系統(tǒng)與過壓排放閥相連。壓力儲罐頂部的壓力測點可通過控制系統(tǒng)實時監(jiān)測壓力儲罐內(nèi)的壓力，壓力傳感器上的壓力信號進入控制系統(tǒng)后輸出信號給過壓排放閥，通過調(diào)節(jié)過壓排放閥的開度來保持儲罐壓力為設(shè)定值。且有高壓報警和低壓報警， 及壓力過高聯(lián)鎖和壓力過低聯(lián)鎖，壓力過高聯(lián)鎖會強制開啟過壓排放閥，同時強制關(guān)閉氫氣輸入口上的輸入端控制閥；壓力過低聯(lián)鎖則會強制關(guān)閉氫氣輸出口上的輸出端控制閥和過壓排放閥，在特殊情況下，也可以通過設(shè)置手動排放閥來控制壓力儲罐內(nèi)的壓力。作為更優(yōu)選，在所述壓力儲罐上設(shè)有安全閥，所述過壓排放閥和安全閥的排放口連接在阻火器上。儲罐上安裝有安全閥，安全閥設(shè)定壓力需根據(jù)所用儲氫合金材料來確定。 如果壓力儲罐出現(xiàn)超壓時，安全閥會起跳將壓力釋放。安全閥和過壓排放閥的泄壓管線合并后經(jīng)過阻火器后可實現(xiàn)氫氣的安全排放。作為優(yōu)選，在所述輸出端控制閥與壓力儲罐之間的連接管路上設(shè)有流量計，所述流量計通過流量控制器連接在輸出端控制閥上。通過流量計可以在控制系統(tǒng)上監(jiān)視氫氣流量，也可以通過流量控制器控制輸出端控制閥開度來調(diào)節(jié)輸出的氫氣流量。作為優(yōu)選，在所述輸出端控制閥的出口端設(shè)有止回閥，止回閥的出口端設(shè)有出口手動隔斷閥，在所述輸入端控制閥與壓力儲罐之間的連接管路上設(shè)有進口手動隔斷閥。止回閥的作用是為了防止下游氣體回竄造成儲罐內(nèi)的污染，甚至是儲氫合金在污染氣氛下中毒；輸出端控制閥為氣動截止閥，它通過電磁閥控制其開關(guān)，當(dāng)電磁閥關(guān)閉時，輸出端控制閥失氣關(guān)閉，當(dāng)電磁閥開時，輸出端控制閥可以通過手動控制器和流量控制器來串級控制輸出端控制閥。當(dāng)手動控制器投手動模式時，輸出端控制閥的閥位受手動控制器控制，當(dāng)手動控制器投串級控制模式時，輸出端控制閥的閥位受流量控制器控制。作為優(yōu)選，所述儲氫合金為LaNi5、Mg2Ni或Tii^e等稀土金屬合金。作為優(yōu)選，在所述加熱管束外設(shè)有罩殼，所述罩殼及冷卻水管焊接或漲接在翅片組上。罩殼起到保護和固定加熱管束的作用，焊接或漲接在翅片組上，固定方式簡單可靠。因此，本實用新型的基于金屬儲氫原理的儲氫罐具有下述優(yōu)點本裝置利用金屬的儲氫原理，將氫氣以原子或氫化物形式儲存在粉末狀的儲氫合金內(nèi)，將粉末狀的儲氫合金置入密閉的壓力儲罐內(nèi)，壓力儲罐內(nèi)均勻分布有冷卻水管和電加熱器電源加熱的加熱管束，為了提高傳熱效率，冷卻水管和加熱器管束為一體式的管翅形式，冷卻水用于儲氫合金吸氫時將反應(yīng)釋放的熱量帶出，如需要儲氫合金逆向放出氫氣時，開啟電加熱器電源對加熱管束進行加熱。結(jié)構(gòu)簡單，安全性高，儲氫密度大。


圖1是本實用新型基于金屬儲氫原理的儲氫罐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示的A-A剖視放大圖。
具體實施方式
下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體的說明。實施例如圖1所示，本實用新型的一種基于金屬儲氫原理的儲氫罐，包括一個堅直放置的圓筒形的壓力儲罐1，在壓力儲罐1的頂端帶有一個氫氣輸入口 11和一個氫氣輸出口 12，為了便于對壓力儲罐1抽真空，在壓力儲罐1的頂端還有一個抽真空接口 24，與抽真空接口 M對接的管路上裝有一個真空手動隔斷閥25，在氫氣輸入口 11上裝有輸入端控制閥 10，輸入端控制閥10為氣動截止閥，由電磁閥控制其開關(guān)，當(dāng)對應(yīng)的電磁閥關(guān)閉時，輸入端控制閥10失氣關(guān)閉，當(dāng)電磁打開時，輸入端控制閥10也可以通過輸入端手動控制器27來控制其開度。氫氣輸出口 12上裝有輸出端控制閥13，在輸出端控制閥13與壓力儲罐1之間的連接管路上還裝有一個流量計18，流量計18通過流量控制器22連接在輸出端控制閥 13上，輸出端控制閥13也為氣動截止閥，當(dāng)對應(yīng)的電磁閥打開葉，輸出端控制閥13可以通過輸出端手動控制器觀和流量控制器22來串級控制。當(dāng)輸出端手動控制器觀投手動模式時，輸出端控制閥13的閥位受輸出端手動控制器觀的值控制；當(dāng)輸出端手動控制器觀為串級控制模式時，輸出端控制閥13的閥位受流量控制器22的值控制。在輸出端控制閥13 的出口端裝有一個止回閥19，止回閥19的出口端裝有出口手動隔斷閥20，在輸入端控制閥 10與壓力儲罐1之間的連接管路上裝有進口手動隔斷閥23，在壓力儲罐1內(nèi)填充有若干粉末狀的儲氫合金7，儲氫合金7為LaNi5，且儲氫合金7占壓力儲罐1容積的約70%左右，在儲氫合金7內(nèi)埋裝五條加熱管束2，在每條加熱管束2外均套裝一根不銹鋼材質(zhì)的罩殼21， 加熱管束2的底端通過電纜與壓力儲罐1外的電加熱器電源9相連，加熱管束2的上端垂直穿插在一個翅片組上，翅片組包括八個等距排列的圓形的翅片31，翅片31沿壓力儲罐1 的軸線方向水平排列，如圖2所示，翅片31的邊沿與壓力儲罐1的內(nèi)壁間預(yù)留有IOmm的間隙，五根加熱管束2漲接在翅片31上并在翅片31表面上均布，在對應(yīng)于加熱管束2周邊的翅片組上均設(shè)冷卻水管4，冷卻水管4為一體式蛇形彎折的銅管，冷卻水管4回轉(zhuǎn)穿插在在翅片組的頂面與底面間并與翅片31漲接，冷卻水管4的兩端自壓力儲罐1的底部延伸至壓力儲罐1外與冷卻水系統(tǒng)6相連，其中的電加熱器電源9、輸入端控制閥10及輸出端控制閥 13連接在由電腦控制的控制系統(tǒng)上。在壓力儲罐1上還裝有四個溫度傳感器8，溫度傳感器8連接在控制系統(tǒng)上，其中的三個溫度傳感器8位于壓力儲罐1的側(cè)壁上，且三個溫度傳感器8在儲氫合金7的填充高度范圍內(nèi)均布，另一個溫度傳感器8安裝在冷卻水管4的出口管路上，在對應(yīng)于儲氫合金7上方的壓力儲罐1上還裝有一個過壓排放閥14、一個壓力傳感器15和一個安全閥16，在過壓排放閥14的輸入端與輸出端之間并聯(lián)一個過壓手動排放閥沈，壓力傳感器15通過控制系統(tǒng)與過壓排放閥14相連，過壓排放閥14、過壓手動排放閥 26和安全閥16的排放口同時連接在阻火器17上。使用前，首先對壓力儲罐1抽真空，抽除罐內(nèi)的氣體，然后充入氫氣，重復(fù)這樣的操作幾次，一方面確保壓力儲罐1內(nèi)的原有氣體被氫氣徹底置換，另一方面則可以促使儲氫合金7完成活化。儲氫合金7吸氫時，由于反應(yīng)放熱，冷卻水持續(xù)對壓力儲罐1內(nèi)部進行冷卻降溫，因此冷卻水管4的進出口管線上的蝶閥必須確保一直處于打開狀態(tài)。如儲氫合金7需要逆向放出氫氣，則需開啟電加熱器電源9對儲氫合金7進行加熱，根據(jù)設(shè)定的加熱溫度，溫度控制器輸出控制信號來調(diào)節(jié)電加熱器電源9的功率達到設(shè)定的加熱溫度。 本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型的構(gòu)思作舉例說明。本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
權(quán)利要求1.一種基于金屬儲氫原理的儲氫罐，包括壓力儲罐(1)及設(shè)于壓力儲罐(1)上的氫氣輸入口( 11)和氫氣輸出口( 12)，在氫氣輸入口( 11)上設(shè)有輸入端控制閥(10)，氫氣輸出口 (12)上設(shè)有輸出端控制閥(13)，其特征在于在所述壓力儲罐(1)內(nèi)填充有若干粉末狀的儲氫合金(7)，在儲氫合金(7)內(nèi)埋設(shè)有若干條加熱管束(2)，所述加熱管束(2)穿插固定在翅片組上并與壓力儲罐(1)外的電加熱器電源(9)相連，在對應(yīng)于加熱管束(2)周邊的翅片組上設(shè)有冷卻水管(4)，所述冷卻水管(4)的兩端延伸至壓力儲罐(1)外與冷卻水系統(tǒng)(6 ) 相連，所述電加熱器電源(9)、輸入端控制閥(10)及輸出端控制閥(13)連接在控制系統(tǒng)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于金屬儲氫原理的儲氫罐，其特征在于所述翅片組包括若干個等距排列的翅片(31)，所述翅片(31)的形狀與壓力儲罐(1)的橫截面形狀一致并沿壓力儲罐(1)的軸線方向水平排列，所述加熱管束(2)垂直穿插在翅片(31)上并沿翅片 (31)表面均布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于金屬儲氫原理的儲氫罐，其特征在于所述冷卻水管(4)為一體式連接，所述冷卻水管(4)在翅片組的頂面與底面間呈蛇形彎折，且冷卻水管 (4)在翅片(31)表面均布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于金屬儲氫原理的儲氫罐，其特征在于在所述壓力儲罐(1)上至少設(shè)有四個溫度傳感器(8)，所述溫度傳感器(8)連接在控制系統(tǒng)上，其中的三個溫度傳感器(8)設(shè)于壓力儲罐(1)上，且在儲氫合金(7)的填充高度范圍內(nèi)均布，另一個溫度傳感器(8)安裝在冷卻水管(4)的出口管路上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于金屬儲氫原理的儲氫罐，其特征在于在對應(yīng)于儲氫合金(7)上方的壓力儲罐(1)上設(shè)有過壓排放閥(14)和壓力傳感器(15)，所述壓力傳感器(15)通過控制系統(tǒng)與過壓排放閥(14)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于金屬儲氫原理的儲氫罐，其特征在于在所述壓力儲罐 (1)上設(shè)有安全閥(16)，所述過壓排放閥(14)和安全閥(16)的排放口連接在阻火器(17) 上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于金屬儲氫原理的儲氫罐，其特征在于在所述輸出端控制閥(13)與壓力儲罐(1)之間的連接管路上設(shè)有流量計(18)，所述流量計(18)通過流量控制器(22 )連接在輸出端控制閥(13 )上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于金屬儲氫原理的儲氫罐，其特征在于在所述輸出端控制閥(13)的出口端設(shè)有止回閥(19)，止回閥(19)的出口端設(shè)有出口手動隔斷閥(20)， 在所述輸入端控制閥(10)與壓力儲罐(1)之間的連接管路上設(shè)有進口手動隔斷閥(23)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于金屬儲氫原理的儲氫罐，其特征在于所述儲氫合金(7)為LaNi5、Mg2Ni或Tii^e等稀土金屬合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于金屬儲氫原理的儲氫罐，其特征在于在所述加熱管束(2)外設(shè)有罩殼(21)，所述罩殼(21)及冷卻水管(4)焊接或漲接在翅片組上。
專利摘要本實用新型公開了一種儲氫罐，提供了一種安全性好，儲氫密度高的基于金屬儲氫原理的儲氫罐，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的氫儲存安全性差，能耗大，儲氫密度低等技術(shù)問題，它包括壓力儲罐及設(shè)于壓力儲罐上的氫氣輸入口和氫氣輸出口，在氫氣輸入口上設(shè)有輸入端控制閥，氫氣輸出口上設(shè)有輸出端控制閥，在所述壓力儲罐內(nèi)填充有若干粉末狀的儲氫合金，在儲氫合金內(nèi)埋設(shè)有若干條加熱管束，所述加熱管束穿插固定在翅片組上并與壓力儲罐外的電加熱器電源相連，在對應(yīng)于加熱管束周邊的翅片組上設(shè)有冷卻水管，所述冷卻水管的兩端延伸至壓力儲罐外與冷卻水系統(tǒng)相連，所述電加熱器電源、輸入端控制閥及輸出端控制閥連接在控制系統(tǒng)上。
文檔編號F17C13/00GK202302702SQ201120400208
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者許斌 申請人:林德工程(杭州)有限公司