[发明专利]一种车载用金属氢化物复合储氢装置

说明书

本发明提供一种车载用金属氢化物复合储氢装置，包括储氢瓶单元模块和半导体单元模块，其中，所述储氢瓶单元模块包括储氢瓶，所述储氢瓶内装填储氢材料；所述半导体单元模块包括半导体芯片，所述半导体芯片与所述储氢瓶接触，所述半导体芯片连接有电源线，所述半导体芯片能够加热或冷却所述储氢瓶。该装置具有吸放氢快速动态响应、能量有效利用、对管道无腐蚀等显著特点。该装置具有冷热转换容易、操作简单、便于车载系统应用和推广。

技术领域

本发明涉及储氢技术领域，特别涉及一种车载用金属氢化物复合储氢装置。

背景技术

我国氢能源产业链当中，储氢作为关键环节制约着氢能的产业化，特别是以氢能源汽车为代表以高压储氢作为氢源，由于其重量储氢密度高，在续驶里程、加注时间等方面具有优势，适合于大功率燃料电池供氢系统如公交车、重卡等。目前已商业化的高压储氢气瓶分为四种，I型、II型、III型及IV型。I型瓶由金属钢组成，而II型瓶采用金属材质为主，但是外层已经缠绕玻璃纤维复合材料；III型、IV型瓶则主要是基于碳纤维增强塑料材料，前者内胆为金属，后者内胆为塑料，外部通过碳纤维增强塑料缠绕加工而成。但存在高压储氢罐、加氢站的核心设备主要包括氢气储罐、氢压缩机、加氢机及控制系统等技术障碍，投资大、公辅设施的建设也滞后于氢能的发展。液态氢储存技术缺点是液体储存箱非常庞大，需要很好的绝热装置来隔热，而且容易渗漏，能耗高。主要的应用场景是航空、航天、水下潜艇等特殊的领域。

相比高压和液态储氢，采用以储氢材料为存储介质的固态储氢方式，体积存储密度大，可方便地为各种场合使用的燃料电池提供氢源，金属氢化物储氢罐就是将储氢合金以一定的方式置于储氢罐内，利用储氢合金的可逆吸放氢能力，不发电时储氢合金吸收氢气形成金属氢化物，储氢密度大，储氢气压低；发电时金属氢化物放出氢气，供给燃料电池。在固态储氢应用上也取得了较大进展。TiMn系固态储氢系统已成功应用于燃料电池大巴，不需高压加氢站，在5兆帕氢压下15分钟左右即可充满氢，已累计运行1.5万公里。

高压复合储氢装置具有储氢量高，动力学性能好，适用温度低等优点，为燃料电池汽车储氢技术提供了有效的解决方案。高压-金属氢化物复合装置方案设计，满足复合高压碳纤维缠绕储氢罐既是反应器又是热交换器的要求。由于金属氢化物储氢合金吸氢放热，放氢吸热的特征，内部结构设计要保障氢高效快捷吸放氢。储氢瓶的内部设置有流动热介质流路(热介质主要指水、油、发动机冷却液等)，在热介质流路中流动的热介质能与罐主体的外周面接触。但高压复合储氢装置放氢完毕，再次充氢要放热，散热不及时严重影响吸氢速率，延长充氢时间，

鉴于上述原因，需要一种车载金属氢化物复合储氢装置，来满足金属氢化物复合储氢装置吸氢放热需要低温冷却，放氢吸热需要热源供给的实际应用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车载用金属氢化物复合储氢装置，该装置利用半导体芯片的制冷和制热功能，并对燃料电池单元模块的能量进行回收废热的方式，对储氢瓶内的金属氢化物材料在吸/放氢过程中所需的热源和冷源能量进行供给，有效解决技术瓶颈。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种车载用金属氢化物复合储氢装置，包括储氢瓶单元模块和半导体单元模块，其中，所述储氢瓶单元模块包括储氢瓶，所述储氢瓶内装填储氢材料；所述半导体单元模块包括半导体芯片，所述半导体芯片与所述储氢瓶接触，所述半导体芯片连接有电源线，所述半导体芯片能够加热或冷却所述储氢瓶。

进一步地，在上述的车载用金属氢化物复合储氢装置中，所述储氢瓶单元模块还包括氢气管路，所述氢气管路与所述储氢瓶连通；所述氢气管路上设置有氢气截止阀。

进一步地，在上述的车载用金属氢化物复合储氢装置中，还包括燃料电池单元模块，所述燃料电池单元模块包括燃料电池单元和水循环管路，所述水循环管路内设置有循环水，所述循环水能够在所述循环水管路内流动；利用所述燃料电池单元在运行过程中释放的废热能够加热所述循环水，所述循环水能够通过所述水循环管路进入所述储氢瓶内。