[发明专利]一种吸氢低应变金属氢化物储氢罐

说明书

本发明属于氢能领域的储氢技术，特别涉及一种吸氢低应变的金属氢化物储氢罐。该储氢罐主要包括罐体、金属氢化物储氢合金床体和弹性缓冲层三部分，弹性缓冲层置于罐体和储氢合金床体之间。金属氢化物储氢合金床体内通有换热管，将金属氢化物储氢合金床体吸放氢过程中产生的热量导出；罐体出口处安装氢气阀门，同时罐体出口端焊接氢气过滤片。本发明的吸氢低应变金属氢化物储氢罐结构简单，易于实现，可有效缓解金属氢化物储氢合金床体吸氢膨胀对罐体的破坏性影响，提高储氢罐的使用安全性。

技术领域

本发明属于氢能领域的储氢技术，特别涉及一种吸氢低应变金属氢化物储氢罐。

背景技术

随着能源危机的加剧和环保意识的加强，氢能的利用越来越受到广泛的关注。在氢的实用过程中，氢的存储一直是科学家们研究的重点。常用的储氢技术主要包括：高压气态储氢、低温液态储氢和以储氢材料为介质的固态储氢。

高压气态储氢的主要缺点是体积储氢密度低，70MPa高压气态储氢罐的体积储氢密度仅为28kg H₂/m³，而美国DOE 2015年的储氢系统目标为40kg H₂/m³；受压力容器承压能力及氢气密度的限制，通过进一步提高储氢压力来提高其体积储氢密度的空间有限，另外，制作罐体复合材料碳纤维的价格太高，导致高压气态储氢罐成本较高，为18.9$/kWh。液态储氢商业化的难点是绝热要求导致的低温储箱体积过大；此外，氢气液化成本高、耗能大，液氢的蒸发问题也很难彻底消除。将储氢材料如金属氢化物装填入密闭容器中形成的固态储氢系统，利用储氢材料的吸氢能力实现氢气的固态储存，具有体积储氢密度高的特点，其储氢密度可以达到50kg H₂/m³，是储氢技术发展的一个重要方向。

目前，各国科学家利用固态储氢技术的优势，开发出的金属氢化物固态储氢系统已投入商业应用。但是，金属氢化物储氢材料在循环吸放氢过程中会因体积的膨胀和收缩产生颗粒粉化的现象，堆积的细粉在吸氢过程中产生极大的内应力，该内应力若直接作用于储氢罐体内壁，将会导致罐壁发生应力应变；若应变过大，则容器会发生变形甚至破裂，引发安全事故。因此，亟需研制一种吸氢过程中产生低应变的金属氢化物储氢罐，以保证储氢系统使用的安全性。

发明内容

本发明针对现有技术中的缺点，提供了一种吸氢低应变金属氢化物储氢罐。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种吸氢低应变金属氢化物储氢罐，包括罐体2、金属氢化物储氢合金床体1和弹性缓冲层3三部分；其中，弹性缓冲层3置于罐体2和金属氢化物储氢合金床体1之间。金属氢化物储氢合金床体1内通有换热管4，将金属氢化物储氢合金床体1吸放氢过程中产生的热量导出；同时金属氢化物储氢合金床体1中心位置设置导气管5，使氢气在金属氢化物储氢合金床体1内部快速流动；在罐体2出口处安装氢气阀门8，并在罐体2出口端设有氢气过滤片9。

所述罐体2的材料为铝合金、碳钢或不锈钢。

所述的弹性缓冲层3为泡沫镍、泡沫铝或其他具有缓冲功能的弹性结构。

所述金属氢化物储氢合金床体1的材料为Zr基氢化物、Ti基氢化物、V基氢化物或La-Ni基氢化物。

所述的Zr基氢化物为Zr-Co氢化物、Zr-Ni氢化物、Zr-Mn氢化物和Zr-Cr氢化物中的一种或一种以上。

所述的Ti基氢化物为Ti-Fe氢化物、Ti-Mn氢化物和Ti-Cr氢化物中的一种或一种以上。

所述换热管4进水部分为螺旋式盘管，回水部分为直管，进水口(6)和出水口7均为直管；进水口6和出水口7分别位于氢气阀门8两侧，通过焊接方式与罐壁密封。

所述换热管4的材料为不锈钢。

热量导出采用内换热方式。