[发明专利]一种热场均匀的固态储放氢装置及储放氢方法

说明书

本发明提供了一种热场均匀的固态储放氢装置及储放氢方法，热场均匀的固态储放氢装置包括：壳体、保温层、固态储氢材料、加热膜、支撑板、中央控制器、温度传感器；加热膜紧密压接在两层所述固态储氢材料之间；前支撑板和后支撑板分别与所述壳体相距一定距离，沿水平中心线固定安装于所述壳体的内部腔体。本发明采用面状加热膜对固态储氢材料进行加热，同时采用热平衡算法自动控制加热膜上各温度控制点提供不同的加热功率，实现固态储放氢装置在运行过程中热场保持均匀，提高储氢速度，从而能够快速、稳定、安全储放氢。如果在固态储氢材料间设置冷却液通道，采用液冷的方式移出储氢过程中放出的热量，则可进一步提升储氢过程的速度，提高储氢效率。

技术领域

本发明涉及储氢技术领域，尤其是涉及一种热场均匀的固态储放氢装置及储放氢方法。

背景技术

固态储放氢装置填充金属储氢材料，在一定温度下对金属储氢材料充氢，氢气和金属储氢材料会进行反应合成金属氢化物。当储氢材料完成储氢后，将金属氢化物加热到一定温度后，金属氢化物分解生成放出氢气，储氢材料恢复为原状态。

由于金属储氢材料的导热系数一般都不高，导热性能不好，使用此种方式进行储氢，在启动过程中，现有技术的加热方式很难将储氢材料均匀加热，造成储氢材料各处温度不一致，造成有的位置需要加热，有的位置需要取热，很难进行控制温度。另外在储氢过程中会产生大量的热量，如果这些热量不及时排除，将会影响氢气和金属储氢材料化学合成反应。因此，利用固态储氢材料储氢时，现有技术需要先把储氢材料加热一定温度后与氢气进行反应，当氢气和金属基储氢材料开始化学合成反应后停止加热，再把上述化学合成反应产生的热量进行散热，但是由于储氢材料导热性能不好，热量难以扩散造成很难将固态储氢设备大型化，降低了储氢效率，延长储氢时间，从而影响储氢设备的储氢率和储氢速率。另外采用流体为储氢材料供热会损耗大量热量，采用电加热也存在电能利用率低的问题。

所以固态储放氢装置的热管理非常重要，通过大量的试验表明，当固态储放氢装置热场均匀时，固态储放氢装置能够快速、稳定、安全储放氢。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有固态储氢材料导热性差，储氢效率低，导致储放氢设备工作稳定性不佳的问题，提出一种热场均匀的固态储放氢装置，该装置能将全部固态储氢材料的温度稳定、均匀地控制在设定温度范围内，从而提高储放氢效率，降低能耗，同时可以提高装置运行的安全性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种热场均匀的固态储放氢装置，包括保温层、壳体、固态储氢材料、加热膜、氢气入口、第一支撑板、第二支撑板、氢气出口、中央控制器和温度传感器；

所述氢气入口和氢气出口沿水平中心线对称设置在壳体的两端；所述第一支撑板和第二支撑板分别设置在壳体内，并距离邻近氢气入口或氢气出口一定距离，即第一支撑板与氢气入口之间存在一定的容纳空间，用于存储氢气，便于氢气的有效分布；所述第二支撑板与氢气出口之间存在一定的容纳空间，固态储氢材料中的氢气自氢气流通通道汇集至该容纳空间，有助于氢气持续的、稳定的输出；所述加热膜为面状，所述加热膜与设置在其两侧的固态储氢材料紧密压接构成储放氢单元，所述加热膜为电加热膜，电加热膜与电源电联，电加热膜通电后能加热固态储氢材料；为了实现固态储氢材料的紧密压接，还可以在固态储氢材料中添加少量能起到粘结作用的材料，或在固态储氢材料背离加热膜的一侧包覆透气材料；所述壳体与第一支撑板和第二支撑板形成的腔体中叠设有多个储放氢单元，所述储放氢单元的数量为2-20个，具体数量视设计规模所定；所述保温层包覆在壳体外侧；

所述固态储氢材料中设置有温度传感器的探头；所述中央控制器分别与温度传感器和加热膜通讯连接。

本发明热场均匀的固态储放氢装置的固态储放氢方法，包括以下步骤：首先设定固态储氢材料的工作温度，中央控制器根据设置在固态储氢材料中的温度传感器的信号控制加热膜的功率，使加热膜升温，与面状加热膜紧密贴合的固态储氢材料均匀受热并升温，进而实现稳定的储氢和放氢。