一种便捷式增强换热镁基储氢材料活化加氢系统

本发明涉及一种便捷式增强换热镁基储氢材料活化加氢系统，属于清洁能源利用和氢气固态存储。

背景技术：

1、氢能属于一种绿色环保、且能量密度高的清洁高效能源，具有可观的应用前景。由于高压储氢的安全性问题明显，因此固态合金储/放氢技术具有显著优势且得到较快的发展。其研究主要包括高效储氢材料的制备和装置结构的优化等。如已公开的中国专利201910800746.3，202310650489.6等。

2、镁基储氢合金由于极易与空气中的氧气反应，生成氧化镁薄膜，附着在镁基储氢合金材料表面，导致氢气分子无法进入到镁基储氢材料内部，出现材料无法吸氢的问题，目前生产的镁基储氢合金粉末均为真空包装，防止与空气接触，同时在进行材料活化时，一般需要在隔绝空气的手套箱环境内进行装料活化，伴随而来的问题是，镁基储氢材料活化装置体积被限制，基本为小装置、镁基储氢材料活化装料过程繁琐以及避免镁基储氢合金被氧化难度大。

3、镁基储氢合金由于存在吸放氢温度高，吸放氢速率低等不足，目前生产的镁基储氢合金粉末粒径极小，基本为毫米级颗粒，在这种条件下，镁基储氢合金的吸放氢温度能够降低，吸放氢量增加，吸放氢速率得到提高，但是伴随而来的问题是，镁基储氢合金粒径减小，装料时由于颗粒间存在静电力以及分子间作用力，导致储氢合金颗粒出现团聚堆积现象，对装置装料、材料吸放氢性能造成了极大的影响。

4、镁基储氢合金需要极高的热量才能够开始吸氢，同时镁基储氢合金在活化加氢过程中会释放大量热量。如果无法使活化加氢装置内部的镁基储氢合金在较快时间内达到吸氢开始温度，会导致储氢材料活化困难，活化程度降低；如果无法在镁基储氢合金开始吸氢过程中，将储氢合金吸氢产生的大量热量移除，会导致氢化物粒子团聚、烧结成大颗粒，严重降低材料储氢量以及储氢性能。

技术实现思路

1、本发明要解决的问题是提供了一种便捷式增强换热镁基储氢材料活化加氢系统；该系统能够解决镁基储氢合金装料困难、装料过程中易氧化、镁基储氢合金材料活化易结块、难活化、难取出以及难以达到理论储氢量的问题。

2、本发明提供的便捷式增强换热镁基储氢材料活化加氢系统，优化了镁基储氢合金装料时由于人工装料产生的材料氧化以及颗粒团聚问题、改善了储氢材料在活化加氢系统内部的分布情况、改善了活化加氢系统内部的换热，其方法是：将镁基储氢合金粉末通过气力输送装置直接输入活化加氢装置内部，通过充氢活化装置外部激振器作用，改善装料过程中合金粉末的排布以及活化加氢过程中合金粉末的排布，通过导热油换热管，为镁基储氢合金提供反应开始所需的高热量，同时将反应过程中所产生的大量热移走。

3、为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

4、一种便捷式增强换热镁基储氢材料活化加氢系统，包括气力输送单元、供氢单元、换热单元以及材料加氢活化单元。气力输送单元使用氢气将镁基储氢材料通过气力输送装置输送入材料加氢活化单元。供氢单元向镁基储氢材料充氢活化装置提供充氢所需的氢气。换热单元使用高温导热油冷热一体机冷却导热油，为镁基储氢材料充氢活化装置内部的镁基储氢材料进行冷却。材料加氢活化单元为镁基储氢材料充氢活化装置，将未活化的镁基储氢材料在其内部进行加氢活化。

5、进一步的，气力输送单元中，氢气瓶与气力输送装置相连接，为气力输送装置提供输送气源，氢气源经过气力输送阀后带着镁基储氢材料经由物料入口阀将镁基储氢材料输送进入镁基储氢材料充氢活化装置。

6、进一步的，供氢单元中，氢气瓶通过供氢管路依次与进气阀、压力表以及流量计相连，最终将氢气瓶内的氢气通过充氢口供给到镁基储氢材料充氢活化装置内。压力表显示供氢压力，流量计显示镁基储氢材料充氢活化装置吸氢量。

7、进一步的，换热单元中，使用高温导热油冷热一体机冷却导热油，为镁基储氢材料充氢活化装置内部的镁基储氢材料进行冷却。

8、进一步的，材料加氢活化单元中，材料加氢活化单元为镁基储氢材料充氢活化装置，未活化的镁基储氢材料在其内部进行加氢活化，且通过内部的导热油增强换热管进行换热。

9、本发明的有益效果是：

10、1、采用气力输送的方法，降低了镁基储氢合金材料堆积、团聚效应，保证了材料不会接触空气导致氧化。

11、2、在镁基储氢材料充氢活化装置外部设置激振器，改善了镁基储氢合金粉末的堆积、团聚效应，便于材料完成充氢活化过程后排出充氢活化装置，同时改善了材料活化加氢过程中的排布，减少了材料由于吸氢导致的材料团聚结块问题。

12、3、在镁基储氢材料充氢活化装置内部增加导热油增强换热管，保证了装置内镁基储氢合金粉末在较短时间内同时达到吸氢开始温度，同时吸氢，同时将材料吸氢产生的大量热量导出装置，避免了材料由于温度过高，导致吸氢平衡压升高，降低材料吸氢速率，抑制材料吸氢问题的出现。

技术特征：

1.一种便捷式增强换热镁基储氢材料活化加氢系统，其特征在于，所述的便捷式增强换热镁基储氢材料活化加氢系统包括气力输送单元、供氢单元、换热单元以及材料加氢活化单元；材料加氢活化单元为镁基储氢材料充氢活化装置，将未活化的镁基储氢材料在其内部进行加氢活化；气力输送单元使用氢气将镁基储氢材料通过气力输送装置输送入材料加氢活化单元；供氢单元向镁基储氢材料充氢活化装置提供充氢所需的氢气；换热单元使用高温导热油冷热一体机冷却导热油，为镁基储氢材料充氢活化装置内部的镁基储氢材料进行冷却；

2.根据权利要求1所述的一种便捷式增强换热镁基储氢材料活化加氢系统，其特征在于，所述的镁基储氢材料充氢活化装置，其顶部设有法兰盘密封的进料口、底部设有快捷抽拉装置、上部设有充氢口，抽出快捷抽拉装置后，活化后的镁基储氢材料经物料出口阀控制进入到完成品出口中；其内部设有导热油增强换热管，其一侧的上部和下部分别设有换热流体出口和换热流体入口，分别与导热油增强换热管的两端相连；其下部外侧设有激振器，用于对整个装置进行震荡，以使装置内部的镁基储氢材料充分接触氢气；其中部的内侧设有热电偶探头，用于探测装置内部的温度。

3.根据权利要求2所述的一种便捷式增强换热镁基储氢材料活化加氢系统，其特征在于，导热油增强换热管为三根并列等距竖向排布的导热管，上下均与一根相同材质直管焊接组成，同时两根直管分别与换热流体出口、换热流体入口通过焊接连接。

4.根据权利要求1所述的一种便捷式增强换热镁基储氢材料活化加氢系统，其特征在于，气力输送单元包括物料入口、完成品出口、物料入口阀、气力输送阀、氢气瓶和气力输送装置，氢气瓶与气力输送装置相连接，为气力输送装置提供输送气源，氢气源经过气力输送阀后带着从物料入口送入的镁基储氢材料经由物料入口阀将镁基储氢材料输送进入镁基储氢材料充氢活化装置。

5.根据权利要求1所述的一种便捷式增强换热镁基储氢材料活化加氢系统，其特征在于，供氢单元包括氢气瓶、进气阀、流量计和压力表，氢气瓶通过供氢管路依次与进气阀、压力表以及流量计相连，最终将氢气瓶内的氢气通过充氢口9供给到镁基储氢材料充氢活化装置内。

6.根据权利要求1所述的一种便捷式增强换热镁基储氢材料活化加氢系统，其特征在于，换热单元包括高温导热油冷热一体机和循环泵，使用高温导热油冷热一体机冷却导热油，将冷却的导热油通过循环泵控制经换热流体入口送入导热油增强换热管中，导热油增强换热管中的导热油与镁基储氢材料充氢活化装置中的镁基储氢材料进行换热，吸收镁基储氢材料吸氢放出的热量，换热后的导热油最终从换热流体出口流出后送入循环泵，经高温导热油冷热一体机再次冷却，循环使用。

7.根据权利要求6所述的一种便捷式增强换热镁基储氢材料活化加氢系统，其特征在于，所述的导热油是bpd导热油、e350导热油、e320导热油或诺哈斯高温导热油。

技术总结本发明公开一种便捷式增强换热镁基储氢材料活化加氢系统，所述便携式增强换热镁基储氢材料活化加氢系统包括气力输送单元、供氢单元、换热单元以及材料加氢活化单元。材料加氢活化单元中设有激振器，通过震动活化加氢装置，不断改善材料分布状态，同时设置便于镁基储氢材料活化加氢后排出装置，使得镁基储氢材料的卸料变得更方便；在进料方面引进气力输送装置，使用氢气进行气力输送，将材料直接输送入活化加氢装置，避免材料与空气接触氧化，操作便捷，无需人工装料；材料加氢活化单元内部排列有导热油增强换热管，便于镁基储氢合金在吸氢开始时提供足够热量，以及吸氢过程中热量的及时排出，使得镁基储氢合金的活化加氢更容易，更迅速。技术研发人员：齐宗尧,刘学武,梁飞,任权兵,郑波,高健,刘杰,靖秀明,曹学磊受保护的技术使用者：大连理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18