[发明专利]一种有效提高反应床导热能力的金属氢化物吸放氢反应器

说明书

本发明公开了一种有效提高反应床导热能力的金属氢化物吸放氢反应器，包括浴锅、控制器和反应器；浴锅内部设有加热腔；控制器设于浴锅上，控制器用于调控加热腔的加热温度；反应器设于浴锅内，反应器内部设有存储腔，存储腔内部设有多层钢丝球层和多层金属氢化物层，多层钢丝球层和多层金属氢化物层交替层叠布置，且多层钢丝球层的空隙内填充有金属氢化物；所以通过在反应床中引入钢丝球，并将金属氢化物填充在钢丝球的孔隙中，能够十分见效地提高反应床的有效导热系数，为吸放氢反应的动力学提供一个更好的温差驱动，从而有效改善金属氢化物吸放氢的工作速率与效率，从而切实解决了现有技术难以兼顾成本和导热能力的问题。

技术领域

本发明涉及金属氢化物吸放氢反应器的技术领域，特别涉及一种有效提高反应床导热能力的金属氢化物吸放氢反应器。

背景技术

氢元素是全球含量很大的元素，且分布丰富，此外，氢气燃烧的热值高，且燃烧后的产物无污染，这些优势为氢能的利用带来了巨大潜力。从储氢技术这一角度来看，以金属氢化物作为载体进行储氢这一技术路线多年来得到了广泛的研究。该方法具有储能密度高，工作压力较低，成本低等优势。但是由于利用金属氢化物进行储氢是一个化学反应的过程，往往伴随着较大的热效应，反应床是否能及时快速地进行热量传递对整个反应进度具有很大影响。大量研究发现，影响金属氢化物吸放氢反应动力学特性的一大关键因素是其反应床的导热能力。金属氢化物反应床自身强的导热能力有利于促进吸氢过程反应所释放热量的快速导出，还能缓解由于放氢过程吸热导致的反应床温度急剧降低，从而保证吸放氢反应具备好的温差驱动。争对这一需求，目前主要的技术方案有：

1.往金属氢化物床添加金属泡沫：这一方式将导热性好的金属塑形成多孔结构的块状体，并将其填充到反应器中，再往金属泡沫的空隙中填充金属氢化物，比较常见的金属泡沫主要有铜泡沫，铝泡沫，镍泡沫等。它在整个反应床中起到了作为结构骨架支撑起金属氢化物的作用。此外，由于它的原材料的导热性好，它自身的结构连续规整等原因，金属氢化物床的有效导热系数也得到明显的提高。但是泡沫金属的制备工序较多，采购成本较高，此外由于金属泡沫的添加，反应床的总重量也增加，这也降低了反应床的质量储氢量。

2.强化导热的添加剂同金属氢化物复合后进行压块处理：目前用来强化导热的添加剂主要有两种，一种为金属粉末，另一种为膨胀石墨。将这些强化导热的添加剂同金属氢化物复合，以此强化反应床的有效导热系数；此外将它们的复合物再进行压块处理能够降低反应床的孔隙率，缩短微粒间的平均距离，进一步使得反应床的有效导热系数得以提升。但是该方法存在着工艺流程多，部分添加剂成本高，反应床中金属氢化物含量降低等缺点。并且压块处理后的反应床氢气传质通道减小，此外承载应力变化的能力也降低，这将导致反应床吸放氢的循环稳定性下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效提高反应床导热能力的金属氢化物吸放氢反应器，以解决现有技术难以兼顾成本和导热能力的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种有效提高反应床导热能力的金属氢化物吸放氢反应器，包括浴锅、控制器和反应器；所述浴锅内部设有加热腔；所述控制器设于所述浴锅上，所述控制器用于调控所述加热腔的加热温度；所述反应器设于所述浴锅内，所述反应器内部设有存储腔，所述存储腔内部设有多层钢丝球层和多层金属氢化物层，多层所述钢丝球层和多层所述金属氢化物层交替层叠布置，且多层所述钢丝球层的空隙内填充有金属氢化物。

在其中一个实施例中，所述钢丝球层为钢丝球铺设为圆柱状形成。

在其中一个实施例中，所述加热腔内设有支撑块，所述反应器承托于所述支撑块上。

在其中一个实施例中，所述反应器包括主体、顶部法兰盘、底部法兰盘、密封盖、定位螺栓和定位螺母；所述主体的顶部往内凹陷形成所述存储腔；所述顶部法兰盘设于所述主体顶部的周侧外；所述底部法兰盘设于所述主体的底部周侧外；所述密封盖封盖所述存储腔；所述定位螺栓依次穿过所述密封盖、所述顶部法兰盘和所述底部法兰盘后与所述定位螺母连接固定。