[实用新型]一种贮氢器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种贮氢器，属于氢气的贮存、输送和压缩技术领域。

背景技术

氢是一种理想的洁净燃料和未来的重要二次能源。目前实际应用的氢气贮存与输送的方式主要有三种：即高压容器贮氢、液氢贮罐贮氢以及贮氢材料贮氢器固态贮氢。用贮氢材料贮氢器固态贮存、输送氢气的突出优点是安全性好，单位重量贮氢密度远高于高压容器和液氢贮罐。

把金属氢化物、配位氢化物或氨基化合物等贮氢材料放入一个带阀门的容器内就可构成一个贮氢器。容器内的贮氢材料在吸、放氢气的过程中存在热效应，热效应值因贮氢材料不同而异，通常为20～180千焦/摩尔。要维持贮氢器内贮氢材料的吸、放氢的顺利进行，就必须向贮氢器输入热量或从贮氢器导出热量。金属氢化物贮氢材料在吸氢转变为氢化物时会产生体积膨胀，体积膨胀率通常为10～25％，并逐渐粉化为微米级的细粉；而铝氢化钠、铝氢化锂、硼氢化锂等配位氢化物贮氢材料以及氨基锂、氨基镁等氨基化合物贮氢材料在吸放氢过程中容易形成粉料自团聚现象，并且其活性很高，不能接触水汽、氧气和空气。

问题在于：一方面，由于贮氢材料粉末本身的导热性很差(与玻璃、砂石的导热性相当)，不能及时向贮氢器内输入热量或从贮氢器输出热量，使得吸入氢气时贮氢材料温升急剧升高，放出氢气时贮氢材料温度又显著下降，造成吸放氢速度缓慢甚至停止；另一方面，贮氢材料细粉的流动性好，在吸放氢操作过程中，因受氢气流的驱动等原因会在贮氢器内流动形成局部过量堆积，导致容器变形或破坏，同时配位氢化物和氨基化合物贮氢材料在吸放氢过程中还容易形成粉料自团聚现象，使吸放氢反应速度减慢。因此，有效改善贮氢器内粉体的传热性能和防止粉体的流动、团聚与局部过量堆积，便成了需要解决的关键问题。

文献《M.Ron and M.Elemelach.Heat transfer characteristics of porousmetallic matrix metal-hydrides.Proceeding of International Symposium onHydrides for Energy Storage，Pergamon，Oxford，1978，pp.417-430.》和文献《M.Ron，D.Gruen，M.Mendelsohn and I.Sheft.Preparation and properties of porousmetal hydride compacts.Journal of the Less-Common Metals，Vol.74，1980，pp.445-448.》报道了一种贮氢合金粉末压块烧结技术。即采用不吸氢的金属粉末，如铝粉、铜粉、镍粉与贮氢合金粉末混合烧结方法，由于烧结物不能提供材料吸氢膨胀所需的空间，结果实验失败了。后来改成了对贮氢合金预先进行数次至数十次吸放氢操作，然后在吸氢状态下通入SO₂，使合金中毒以保持体积膨胀状态，再进行压块烧结的工艺。虽然此法压块经1000次吸放氢循环而不碎裂，但制备过程复杂，而且贮氢合金经中毒和烧结，会使贮氢容量降低15％以上。

文献《Qi-dong Wang，Jing Wu and Hui Gao.Vacuum sintered porous metalHydride Compacts.Z.füer Phys.Chem.，Vol.164，1989，pp.1367-1372.》中发明了另一种烧结方法。即将贮氢合金与铝粉及造孔剂构成混合料，并压制成块状；再经60～80℃烘烤去除大部分造孔剂后，在真空下烧结定型。该压块经1000次循环吸放氢而不发生碎裂。省略了预先多次吸放氢循环和“中毒”操作，而且工序简化，成本降低，但贮氢容量仍降低15％左右。