[发明专利]一种具有高效换热的金属氢化物储氢装置

说明书

本发明公开了一种具有高效换热的金属氢化物储氢装置，属于储氢技术领域。该装置由阀门、保护罩、上盖、密封胶垫、螺栓螺母、外壳、储氢瓶体、储氢合金、导气管、缺角方形翅片管、隔离板、氢气管路、卡套组、瓶口接头、瓶口密封垫、瓶体固定螺母、瓶体密封垫、过滤片、循环水出入口组成，其中多个缺角方形翅片管套置于储氢瓶体外围，与隔离板之间形成循环水的通道，缺角方形翅片管所缺失的一个角作为循环水的通路。本发明的金属氢化物储氢装置结构简单，制造加工容易，与现有相类似的金属氢化物储氢装置相比具有更佳的换热效果和更优异的放氢性能。

技术领域

本发明属于储氢技术领域，具体涉及一种具有高效换热的金属氢化物储氢装置。

背景技术

随着社会的发展，煤、石油、天然气等化石燃料已无法满足人类日益增长的需求，一方面，化石燃料的使用又造成了生态环境的恶化，如温室效应；另一方面，煤、石油、天然气等为不可再生资源，在地球上的储量有限。因此，世界各国都在研究和开发新的替代能源，如风能、太阳能、氢能、核能、生物质能、水能、海洋能等。氢的燃烧热值高，每千克氢燃烧后的能量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍；氢燃烧的产物是水，对环境零污染；氢是宇宙中分布最广泛的物质，其构成了宇宙总质量的75％，在地球的储量极其丰富，且可再生和重复利用，因此氢能被认为是人类最理想的能源，得到了全世界的广泛关注，其应用也呈现逐年增加的趋势。

燃料电池是氢能应用的重要方式，具有高效、环保、重量轻、噪音小等诸多优点，在交通运输、移动式电源、分布式发电以及备用电源等领域具有良好的应用前景。氢燃料电池采用氢气作为燃料，需要有稳定可靠的氢源。目前，较为实用的储氢方式主要有三种：高压容器储氢(如钢瓶)、低温液氢储氢(低温杜瓦罐)及金属氢化物储氢。金属氢化物储氢是利用氢气与储氢合金的反应来实现氢气的储存，与其他储氢方式相比，具有体积储氢密度高、安全性好、氢气纯度高等优点，是氢燃料电池的理想氢源。由于储氢材料放氢时需要吸收大量热量，比如LaNi₅储氢合金，其放氢焓变达31kJ/molH₂，由LaNi₅合金制成的金属氢化物储氢装置，当在没有外界供热或者供热效率很低的情况下放氢，其内部温度会急剧降低至-15℃以下，导致储氢合金的放氢平衡压降低，降低其放氢速率甚至停止放氢，为保证金属氢化物储氢装置的放氢性能，应提高储氢装置的换热能力和换热的均匀性。质子交换膜氢燃料电池在运行过程中会产生一定的废热，有的质子交换膜氢燃料电池采用纯水对燃料电池进行冷却，其循环冷却水的温度一般在50～70℃之间。当金属氢化物储氢装置为质子交换膜氢燃料电池供氢是，质子交换膜氢燃料电池的循环冷却水正好可以为金属氢化物储氢装置进行加热，相对应，金属氢化物储氢装置也可当做燃料电池的冷却装置，从而提高整个系统的能量利用效率。质子交换膜氢燃料电池的循环冷却水的流量由其自身的功率等决定，流量增加，水泵的功率也相应增大，而燃料电池的输出功率就减小。因此，改进金属氢化物储氢装置的换热结构，提高换热效率，在提高金属氢化物储氢装置的放氢性能的同时也可以提高整个燃料电池系统的能量效率和输出功率。

发明内容

本发明针对现有储氢装置换热能力低、换热均匀性不好的不足，提供了一种具有高效换热的金属氢化物储氢装置，其特征在于：

该装置由阀门1、保护罩2、上盖3、密封胶垫4、螺栓螺母5、外壳6、储氢瓶体7、储氢合金8、导气管9、缺角方形翅片管10、隔离板11、氢气管路12、卡套组13、瓶口接头14、瓶口密封垫15、瓶体固定螺母16、瓶体密封垫17、过滤片18、循环水出入口19组成，瓶口接头14的一端通过瓶口密封垫15与储氢瓶体7连接密封，另一端由卡套组13与氢气管路12连接，其中储氢瓶体7置于外壳6内，多个缺角方形翅片管10套置于储氢瓶体7外围，与隔离板1之间形成循环水的通道，缺角方形翅片管10所缺失的一个角作为循环水的通路。

所述缺角方形翅片管10由圆管和缺角方形翅片组成，其中圆管的内径略大于储氢瓶体7的外径，圆管可将缺角方形翅片之间分隔定位，同时与储氢瓶体7紧密接触；缺角方形翅片缺失一个角，多个缺角方形翅片管10以缺角对角交替的方式布置。