[发明专利]储氢罐

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于存储以金属氢化物形式存在的氢的储罐，该储氢罐为包括了容纳氢的容器和置于该容器内的金属氢化物的类型。

可以使用前述类型的罐来向燃料电池或热机提供氢气。

背景技术

WO 2007/011476A2描述了一种储氢罐，该储氢罐包括其中排列有小隔室的管状容器，每一个小隔室包括多个小的扇形贮器，每个贮器中含有金属氢化物粉末。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于存储以金属氢化物形式存在的氢的储罐，所述金属氢化物允许储存大体积的氢，并使氢具有合意的填充和释放速度。

为此目的，本发明提出了一种前述类型的储氢罐，其特征在于，该储氢罐包括至少一个由含有金属氢化物和基质的压缩材料形成的实心体。

根据其他的实施方式，所述罐以单独的或以任何技术上可行的结合的方式具有以下特征中的一个或更多个：

-所述基质由膨胀石墨形成，优选由膨胀天然石墨形成；

-所述金属氢化物为镁或镁合金的氢化物；

-所述罐包括沿堆砌方向堆砌在所述容器内的多个实心体；

-实心体或每一个实心体的形状为丸粒状，并以能在所述容器的内侧表面与实心体或每一个实心体之间产生环形间隙的方式被保持在所述容器内；

-所述罐包括热交换器，该热交换器具有至少一个在所述容器内延伸的用于热交换流体的导管；

-所述导管延伸穿过所述实心体；

-所述罐包括与所述实心体交替地并螺纹连接在所述导管上的金属板；

-所述罐包括与所述金属板交替地并螺纹连接在所述导管上的环形隔板，实心体或每一个实心体通过螺纹连接在所述隔板上；

-所述导管包括用于热交换流的进料管和出料管，所述进料管和出料管基本同轴；

-所述导管包括外管和在所述外管内延伸的内管，所述内管界定出用于热交换流体的进料管和出料管中的一个，且所述外管与所述内管界定出进料管和出料管中的另一个；

-所述进料管通过沿所述内管分布的开口与出料管相通；

-所述出料管为环形并环绕在所述进料管周围；

-所述罐包括用于实心体的加热元件；

-每一个所述加热元件延伸穿过数个实心体；以及

-所述加热元件为电阻；

-使所述实心体沿堆砌轴彼此间隔地设置，并且实心体之间具有气体循环空间；

-实心体或每一个实心体含有15-25质量％的膨胀石墨，具体来说为约20质量％的膨胀石墨；以及

-实心体或每一个实心体含有1-10质量％的膨胀石墨，具体来说为约5-10质量％的膨胀石墨。

附图说明

结合附图，通过以下仅以实施例的方式而提出的描述将使本发明及其优势变得更加清楚，其中：

-图1为含有压缩复合材料的丸粒的氢罐纵向部分上的示意图；

-图2为图1中区域II的放大图；

-图3描述了压缩复合材料丸粒根据不同压缩压力具有的不同密度和孔隙率的图；

-图4为根据分段原则(divided bar principle)对导热性进行测量的工作台的示意图；

-图5为描述对压缩复合材料丸粒进行导热性测量的图；

-图6为描述在镁(Mg)和氢化镁(MgH₂)之间在不同温度和压力下具有的平衡曲线的图；

-图7至图10为描述用来储存金属氢化物形式的氢的罐进行氢填充的比较测试图；以及

-图11为与图2所示类似的图，描述了根据另一种实施方式的氢罐。

具体实施方式

图1描述了根据本发明的用来储存金属氢化物形式的氢的罐2。

罐2包括容纳氢的容器4、该容器4界定出的内部容积5和多个储存金属氢化物形式的氢的丸粒6，所述丸粒6分布在所述容器4内。

所述容器4为管状的。它包括管8，该管8具有纵轴L并在纵轴的一端被焊接到管8上的固定盖10密封，在纵轴的另一端由可拆卸盖12密封。所述管8具有圆形截面。

例如，可拆卸盖12可以通过螺纹连接到焊接在管8端部的固定环14上，并使管8沿径向向外延伸。环14上具有开口16以供固定件(如螺栓18)通过。所述容器4包括多个分布在轴L周围的螺栓18。

罐2包括以密封方式穿过可拆卸盖12的氢循环管20。这能使容积5连接到供氢源或耗氢单元(如燃料电池或热机)上。

每一个丸粒6为由含有氢化镁和膨胀石墨(优选为膨胀天然石墨(ENG))形成的基质的压缩复合材料制成的实心体的形式。下面对复合材料及其制备方法进行更详细的描述。