[发明专利]一种立式氢气储罐

说明书

本发明公开了一种立式氢气储罐，其内罐和外罐间存在间隙，内罐用于充装氢气，由内罐底部向罐内伸出一直立长管，直立长管将内外罐间间隙与内罐空间联通。内罐设有氢气进口接管和氢气出口接管。氢气进口接管和氢气出口接管穿过外罐和内外罐间间隙。外罐底部设有承压液体进出口接管，外罐顶部设有填充气体进出口接管。在内外罐间间隙内灌充承压液体和填充气体。本发明储罐，内罐虽与氢气接触，但其内外压力可相抵，因此其发生氢脆的风险很小。外罐虽承受较高的内压力作用但不与氢气接触，因此不会发生氢脆。由于将氢气的腐蚀性和压力作用分散到两个罐体分别来承受，从而具有较低的氢脆失效风险，储罐使用安全、寿命长，材料成本低，经济性高。

技术领域

本发明涉及一种立式氢气储罐，尤其涉及一种发生氢脆失效风险低、安全性好的氢气储罐，属于氢气储氢装备技术领域。

背景技术

氢作为能源，有着无可比拟的优势：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；氢在地球的储量极其丰富（从海水制备），并可再生和重复利用。因此，氢是人类最理想的能源，得到了全世界各国的广泛关注。氢能，现已被认为是人类解决未来能源危机的终极方案，以及解决目前环境问题的最有效途径。

从氢的制取到氢的具体应用，氢的存储是必不可少环节，但由于氢是易燃易爆物质，如何安全、低廉、长时地储氢成为氢能利用的关键。氢气（特别是高压氢气）罐装储氢，充装和排放速率快、基本能耗低、储罐制造经济性高，是储氢的有效途径之一，然而，现阶段广泛使用的金属材料，特别是可用于制造高压容器的高强度材料，与氢长时接触时，都会受到氢脆的影响，即发生强度和塑性显著降低，以及低应力下的氢致滞后断裂等，一般统称为氢脆或氢损伤。氢脆风险的存在将可能导致氢气储罐发生失效，加之氢气的易燃易爆特性，极易引发火灾、爆炸甚至重大灾难。因此，氢气储氢特别是高压氢气储氢对储罐材料和制造工艺要求较高，储罐的氢脆失效风险成为限制高压氢气储罐发展的主要瓶颈之一。

目前，氢气加氢站等场所用的高压氢气储罐多为依照美国机械工程师学会（ASME）锅炉压力容器规范VIII-1册的UF篇和附录22制造，为保障罐体的安全性且使其承压能力较高，此类储罐用无缝钢管经两端锻造收口制造而成，然而限于无缝钢管的尺寸，此类储罐长径比较大，单台储罐存储容积较小，且没有从根本上解决罐体的氢脆风险。另外，采用氢渗透性较低的铝合金作内胆、碳纤维包扎缠绕式外壳的一类氢气储罐，虽承压能力更高、氢脆失效风险较低，但难以大型化且制造成本较高，现多用于气瓶。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种立式氢气储罐，能够克服传统氢气储罐的技术不足，显著降低储罐发生氢脆失效的风险，实现安全、低廉、长时地氢气储氢。

本发明采用的技术方案是：

一种立式氢气储罐，包括：外罐、内罐；所述的内罐置于外罐内，内罐和外罐间存在间隙；其特征是：由内罐底部向罐内伸出一直立长管，直立长管将内外罐间间隙与内罐空间联通；内罐设有氢气进口接管和氢气出口接管；所述的氢气进口接管和氢气出口接管穿过外罐和内外罐间间隙，前者用于向内罐内充装氢气，后者用于向内罐外排出氢气。

外罐底部设有承压液体进出口接管，外罐顶部设有填充气体进出口接管。

进一步地，在外罐顶部设压力表接管和安全阀接管。

在内外罐间间隙内灌充承压液体和填充气体，重力作用下，承压液体自然处于内外罐间间隙下部，填充气体处于内外罐间间隙上部；

在所述内外罐间设支架，所述支架置于外罐底部，支撑内罐保持稳固，并保持内外罐间存在间隙。

所述直立长管的高度优选大于內罐高度的1/2。