一种固态储氢罐及集成式储氢装置的制作方法

本发明涉及储氢装置，具体涉及一种固态储氢罐及集成式储氢装置。

背景技术：

1、氢能是一种清洁、高效、可再生的二次能源，然而氢气的储存和运输一直是制约氢能大规模应用的瓶颈。氢气储存的安全性和经济性还存在较大的探索空间，当下的储氢方式主要有气态储氢、液态储氢和固态储氢，传统的气态储氢和液态储氢方式，存在压力过高易爆的风险或要求的存储条件极为苛刻，导致应用范围受限且成本高昂。固态储氢方式以安全性好、体积储氢密度大、放氢纯度高的优势，在特定的应用场合具有广阔的市场前景，为氢能的推广应用带来了新的契机。固态储氢过程中会发生吸放氢热效应，影响储氢合金的平台压，使充放氢过程难以充分持续进行。现有的强化传热措施主要分为翅片传热和换热管导热，如中国专利cn114883594a公开一种以带翅片的固态储氢罐为氢源的燃料电池叉车电源系统，其罐体内部设置有若干换热管，换热管外有散热翅片，虽能增大传热面积，但材料只能做到粉体装填，成型材料装填不具备便捷性；导气管开设若干孔洞，过滤网位于导气管上端容易导致孔洞堵塞，降低传质效率。再如中国专利cn117267601a公开一种内部带有换热结构的固态储氢罐及其制备方法，其固态储氢罐的换热组件可拆卸，换热管组通过瓶口深入瓶内部，并与固态储氢材料接触，虽然便于维修更换，但换热管组结构较为单一，换热效果不明显，且合金膨胀应力会对传热翅片造成挤压导致变形。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种固态储氢罐，其主要解决的是现有储氢装置的换热效果不佳，影响充放氢速率的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种固态储氢罐，包括罐体，罐体内沿轴向方向设有若干间隔排布的储氢合金块，且罐体中设有穿过各储氢合金块的换热直管，换热直管的两端分别形成换热流体介质输入口和换热流体介质输出口，换热流体介质被配置为通过换热流体介质输入口进入到换热直管中并与罐体内的各储氢合金块进行换热后再由换热流体介质输出口输出，且罐体上设有连通罐体内部腔体的导气通道。

4、进一步，各储氢合金块上均开设有与换热直管的外径相适配的轴向穿孔，各储氢合金块通过各自的轴向穿孔与换热直管紧密穿套配合在一起。

5、进一步，罐体内设有多根依次穿过各储氢合金块的换热直管。

6、进一步，罐体内部相邻的两储氢合金块之间均设有换热隔层，各换热隔层的两侧被配置为与相邻的两储氢合金块对应的侧面紧密贴合，且各换热隔层上均开设有与换热直管的外径相适配的轴向穿孔，各换热隔层通过各自的轴向穿孔与换热直管紧密穿套配合在一起。

7、进一步，罐体内设有换热筒，各储氢合金块和换热隔层依次叠合嵌设于换热筒内，且各储氢合金块和换热隔层的外周壁与换热筒的内周壁贴合配合。

8、进一步，罐体包括中空的罐身和分别密封连接于罐身两端的第一罐盖和第二罐盖，第一罐盖和第二罐盖的内部分别形成有第一汇流腔和第二汇流腔，换热直管的两端被配置为分别与第一汇流腔和第二汇流腔相连通，且第一罐盖和第二罐盖上分别形成有与第一汇流腔导通的第一汇流接口和与第二汇流腔导通的第二汇流接口。

9、进一步，导气通道设置在第一罐盖上，导气通道与第一汇流腔相互独立不互通，且在罐体内部设有与第一罐盖内侧相对应的过滤件，过滤件的过滤精度为0.5～1um，厚度为0.5～5mm。

10、进一步，第一罐盖和第二罐盖通过法兰结构分别与罐身的两端进行可拆卸连接。

11、进一步，第一罐盖上设有连通罐体内部腔体的安全泄压通道，安全泄压通道与第一汇流腔相互独立不互通，安全泄压通道上安装有用于调节罐体泄放压力的泄压阀。

12、基于同一发明构思，本发明还提供了一种集成式储氢装置，包括架体，在架体上安装有以上任一所述的固态储氢罐，且架体上设有若干与固态储氢罐对应设置的轴流防爆风机。

13、上述技术方案具有如下优点或有益效果：

14、本发明所述的固态储氢罐及集成式储氢装置中，储氢合金块相比传统的储氢合金粉末，增大了储氢材料的热导率，使储氢材料与换热直管紧密贴合，克服了粉体热导率低、容易细粉化的劣势。且换热直管结构能确保在使储氢合金材料与换热管路充分接触的前提下避免弯管疲劳失效的风险，同时直管在成本和制造效率上具有较其他换热结构明显的优势。

技术特征：

1.一种固态储氢罐，其特征在于：包括罐体(1)，罐体(1)内沿轴向方向设有若干间隔排布的储氢合金块(2)，且罐体(1)中设有穿过各储氢合金块(2)的换热直管(3)，换热直管(3)的两端分别形成换热流体介质输入口和换热流体介质输出口，换热流体介质被配置为通过换热流体介质输入口进入到换热直管(3)中并与罐体(1)内的各储氢合金块(2)进行换热后再由换热流体介质输出口输出，且罐体(1)上设有连通罐体(1)内部腔体的导气通道(11)。

2.根据权利要求1所述的固态储氢罐，其特征在于：各储氢合金块(2)上均开设有与换热直管(3)的外径相适配的轴向穿孔，各储氢合金块(2)通过各自的轴向穿孔与换热直管(3)紧密穿套配合在一起。

3.根据权利要求1所述的固态储氢罐，其特征在于：罐体(1)内设有多根依次穿过各储氢合金块(2)的换热直管(3)。

4.根据权利要求1所述的固态储氢罐，其特征在于：罐体(1)内部相邻的两储氢合金块(2)之间均设有换热隔层(4)，各换热隔层(4)的两侧被配置为与相邻的两储氢合金块(2)对应的侧面紧密贴合，且各换热隔层(4)上均开设有与换热直管(3)的外径相适配的轴向穿孔，各换热隔层(4)通过各自的轴向穿孔与换热直管(3)紧密穿套配合在一起。

5.根据权利要求4所述的固态储氢罐，其特征在于：罐体(1)内设有换热筒(5)，各储氢合金块(2)和换热隔层(4)依次叠合嵌设于换热筒(5)内，且各储氢合金块(2)和换热隔层(4)的外周壁与换热筒(5)的内周壁贴合配合。

6.根据权利要求1至5任一项所述的固态储氢罐，其特征在于：罐体(1)包括中空的罐身(12)和分别密封连接于罐身(12)两端的第一罐盖(13)和第二罐盖(14)，第一罐盖(13)和第二罐盖(14)的内部分别形成有第一汇流腔(131)和第二汇流腔(141)，换热直管(3)的两端被配置为分别与第一汇流腔(131)和第二汇流腔(141)相连通，且第一罐盖(13)和第二罐盖(14)上分别形成有与第一汇流腔(131)导通的第一汇流接口(132)和与第二汇流腔(141)导通的第二汇流接口(142)。

7.根据权利要求6所述的固态储氢罐，其特征在于：导气通道(11)设置在第一罐盖(13)上，导气通道(11)与第一汇流腔(131)相互独立不互通，且在罐体(1)内部设有与第一罐盖(13)内侧相对应的过滤件(6)，过滤件(6)的过滤精度为0.5～1um，厚度为0.5～5mm。

8.根据权利要求6所述的固态储氢罐，其特征在于：第一罐盖(13)和第二罐盖(14)通过法兰结构分别与罐身(12)的两端进行可拆卸连接。

9.根据权利要求6所述的固态储氢罐，其特征在于：第一罐盖(13)上设有连通罐体(1)内部腔体的安全泄压通道(15)，安全泄压通道(15)与第一汇流腔(131)相互独立不互通，安全泄压通道(15)上安装有用于调节罐体(1)泄放压力的泄压阀。

10.一种集成式储氢装置，其特征在于：包括架体(7)，在架体(7)上固定安装有若干权利要求1至9任一项所述的固态储氢罐，且架体(7)上设有若干与固态储氢罐对应设置的轴流防爆风机(8)。

技术总结本发明公开一种固态储氢罐及集成式储氢装置，包括罐体，罐体内沿轴向方向设有若干间隔排布的储氢合金块，且罐体中设有穿过各储氢合金块的换热直管，换热直管的两端分别形成换热流体介质输入口和换热流体介质输出口，换热流体介质被配置为通过换热流体介质输入口进入到换热直管中并与罐体内的各储氢合金块进行换热后再由换热流体介质输出口输出，且罐体上设有连通罐体内部腔体的导气通道。本发明的储氢合金块相比传统的储氢合金粉末，增大了储氢材料的热导率，使储氢材料与换热直管紧密贴合，克服了粉体储氢材料热导率低、容易细粉化的劣势。技术研发人员：廖圣平,李瑾瑜,陈荣洲,易思远,江茂泽受保护的技术使用者：厦门厦钨氢能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15