[发明专利]在可逆真空下的绝热夹套及其应用

说明书

本发明涉及一种在真空下的绝热夹套，该夹套在使用期间具有随各种可能的情况而变化的导热系数，它有时需要相当好的绝热  性，反之，有时又要求快速的热分散。

这类夹套早已推荐为例如蓄热器的绝热；参见美国专利3823305。这样一种夹套由一个内壁、一个外壁和一个处于两壁之间的内部空间(或空隙或空心空间)组成；绝热夹套的一个壁(在此情况下是内壁)显然比另一个壁热。上述内部空间典型地包括：

(I)一种可逆的氢吸气剂，即一种吸气剂，其能够释放或可逆地再吸附较少量的或较大量的氢，这取决于用于加热或相应地冷却该吸气剂的温度；

(II)初始量的氢，它刚好被固态的上述吸气剂化学吸附，并且这取决于吸气剂的温度；

(III)二次量的(自由)气态氢，它占据夹套内存在的整个内部容积；这种二次量也取决于吸气剂的温度。    

吸气剂越热，从吸附态转向(自由)气态的氢的量越多；吸气剂越冷，自由氢的量越少，因此对压力也类似，氢压力越高，在一定范围内，夹套内部的热传导越强。

这些依赖于夹套的氢的应用的一个特殊领域是安装在电池驱动车上的蓄电池，即使这种电池驱动车处于半试验或试验阶段。众所周知，这种电池是处于热工作状态(300-425℃)，并且通常由一对锂/硫化物(425℃)、钠/硫(325℃)或钠/氯化镍(300℃)组成。在过热情况下，这些电池必须迅速散热，这种过热取决于电池种类出现在放电阶段，例如在钠/硫电池情况下，或者在充电阶段，例如，在锂/硫化物电池情况下。

除在电池正常运转期间的循环方式重复出现的这些情况外，例如在迅速放电或其他情况下也可能观察到危险情况，这也可能导致电池瞬时过热。在这种情况下，同样重要的是拥有一种迅速增加通过夹套的内部空间的热分散的有效方法或有效措施。

如已知那样，因为氢气的高导热性，可以通过十分迅速地提高夹套的空心空间中的氢压力来避免过热，反之亦然。当引起过热的条件被破坏时，为了避免电池的温度降到低于最佳的有效水平(300-425℃)，有必要将热分散降至最小程度。

所有这些可以通过在夹套的空心空间中重建低压状态、通过使可逆的吸气剂再吸附氢来实现。如此获得的真空，在另一方面，如已知那样随时间变化而趋向于恶化，并且如此获得的真空不仅对于迅速建立令人满意的真空度，而且也对于允许尽可能长时间地保持上述真空度是必不可少的。

上述的双重要求(迅速增加和相应地迅速降低氢压)大致上可通过在一个夹套外侧的绝热壳内装入一种蒸发性的可逆的氢吸气剂并且与同一夹套保持液态联系来达到。

一个按照已知技术配置吸气剂的例子示于图1中。当必须最大程度地绝热时，吸气剂被冷却到室温，从而氢压降低，例如在电池驱动车情况下，氢压力降低到低于1-1.0Pa的水平，借此限制了热分散。相反，当需要促进热分散时，必须使用一种外部的或内部的电加热装置，该装置升高吸气剂材料的温度；于是放出相当量的氢，在电池驱动车情况下这就使氢压力甚至上升至高达1000Pa。

此外，在电池驱动车的情况下，术语“可逆真空”定义为真空可以从≤5Pa、较好是1Pa、更好是0.1Pa的10个工作压力的最小值向≥50Pa且最高达1000Pa的最大操作值转变。

一种在过去试验过的非蒸发性的可逆氢吸气剂，例如仅包含一种合金(Zr-V-Fe)，该合金含有(按原子％)：

Zr＝33％  V＝33％  Fe＝余量

但是，这种可逆合金例如对于制造电池驱动车也还不能提供完全令人满意的结果，至少事实上可能有如下缺点：

a)氢的释放和/或再吸附(尤其是该最后过程)对于现在的工业水平的应用来说太慢；

b)如果在大量的一氧化碳或不同于氢的其他气体(CO₂、H₂O、O₂、N₂、CH₄等等)存在于真空室中，则上述释放和/或再吸附更慢；

c)氢的释放速率和氢的再吸附速率本身从一开始就不很高，随时间相当迅速地降低；也就是说，有可能观察到相对于氢的可逆吸气活性的降低(随时间)。

在美国专利4455998中提出其他的吸气剂，但是从工业观点来看，其结果也是远不令人满意的。

本发明的一个目的是允许在上述的绝热夹套的内部空间形成并保持一种令人满意的真空度。

本发明的第二个目的是分别通过上述可逆氢吸气剂加速氢释放速率和/或氢再吸附速率。