一种基于储氢式多级流化床的储氢系统

本发明属于氢能源储存的，具体地说，涉及一种基于储氢式多级流化床的储氢系统。

背景技术：

1、氢气作为新能源被广泛地应用在各个领域中，由于氢气在储存中，由于氢气的稳定性相对较低，在特殊的情况下会发生爆炸。目前，为了能够有效地将氢气进行大量储备，以提高后期运输的便利性，并且确保氢气的储存更加稳定，避免发生爆炸等事故，所采取的措施为，将氢气与储氢合金反应，之后形成较为稳定的储氢化合物，并且在需要使用氢气时，仅需对储氢化合物进行加热，即可实现将氢气释放出来的目的。然而，在实际的储氢工序中，由于氢气与储氢合金在反应的过程中放热，如果不及时将热量带走的话，会影响储氢的效率。而且由于储氢合金多为粉末状的形态，这样，无法确保氢气能够充分地通过储氢合金粉末之间的间隙，进而致使反应不充分的问题出现。同样的，在后续的氢气的释放时，需要对反应后的储氢化合物进行加热，从而促使氢气的释放。但是，由于反应后的储氢化合物亦为粉末状的形态，其热传递的效率较低，进而造成氢气释放缓慢的情况发生，降低了放氢效率。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于储氢式多级流化床的储氢系统，用以促进储氢合金粉末与氢气的结合及反应后的储氢化合物中氢的脱离，提高储放氢的效率。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种基于储氢式多级流化床的储氢系统，包括上端安装有出气罩的多级流化床，所述多级流化床的进口端通过进气管系分别与储氢罐的出口和中间罐的出口连通，多级流化床的出口通过排气管系与循环泵连通，且出气罩的出口与循环泵连通，循环泵的出口端分别与进气管系的进口、储氢罐的进口、中间罐的进口及第一直供管连通，连通储氢罐的出口和中间罐的出口的连通管上装配有温控器，且储氢罐的出口连通有第二直供管。

4、进一步地，所述多级流化床包括沿竖直方向向上依次连接的多个流化储氢床体，出气罩安装于位于最上方的流化储氢床体的上端，于出气罩与这些流化储氢床体之间安装有床身高度调整机构，所述床身高度调整机构与机架连接，各所述流化储氢床体均与进气管系连通，于各流化储氢床体的下端固定有单向布气座，且位于下方的流化储氢床体与其上方的流化储氢床体经单向布气座单向导通，各单向布气座与进气管系连通，位于最下端的单向布气座的下端与外界隔断。

5、进一步地，所述流化储氢床体包括相互套装的下筒体和上筒体，于所述下筒体和上筒体内形成储氢腔，储氢合金粉末填充于储氢腔内，下筒体和上筒体相互远离的一端分别与相对应的单向布气座连接固定。

6、进一步地，所述上筒体的下部套装于下筒体的上部外，于上筒体的上端同轴构造有连接筒，所述连接筒的径向长度小于上筒体的径向长度，且连接筒的上端与相对应的单向布气座连接固定，于连接筒的外周壁上构造有排气接头管和投料接头管，所述排气接头管和投料接头管上分别安装有排气控制阀和投料控制阀，且排气接头管与排气管系连通。

7、进一步地，所述单向布气座包括可拆卸连接的第一座体和第二座体，所述第一座体设置在第二座体的上端，于第一座体的上端安装有多个进气帽，于第一座体和第二座体之间构造有导气通道，所述导气通道连通进气管系与各进气帽。

8、进一步地，所述导气通道包括开设于第一座体内多个导气孔，这些导气孔与进气帽一一对应设置，于第二座体内且与导气孔相对应的位置处开设有锥形启闭孔，所述锥形启闭孔的大径端朝上并与导气孔的下端接续，锥形启闭孔的下端贯通第二座体的下端面，且位于最下方的单向布气座上的锥形启闭孔的下端封闭，于第一座体和第二座体之间构造有多个第一进气通道，各导气孔和锥形启闭孔与相对应的第一进气通道连通，这些第一进气通道与构造于第一座体和第二座体之间的第二进气通道连通，且第二进气通道通过进气接头管与进气管系连通，于所述进气接头管上安装有进气控制阀。

9、进一步地，所述进气帽包括构造于第一座体上端的出气嘴，所述出气嘴与相对应的导气孔的上端导通，于出气嘴的上部安装有帽体，所述帽体经出气嘴与导气孔连通，且帽体连接有用于启闭锥形启闭孔的弹性启闭件。

10、进一步地，所述弹性启闭件包括构造于帽体中心处的导套，所述导套伸入出气嘴内，于导套与出气嘴之间形成过气通道，小径端朝下的锥形阀体装配于锥形启闭孔内，于锥形阀体上同轴构造有连接杆，所述连接杆的上端由导套的下端伸入导套内，于导套内安装有连接弹簧，所述连接弹簧的下端与连接杆的上端固定连接，连接弹簧的上端构造有活动座，调节螺杆的下端竖直伸入帽体内并与活动座螺纹连接，且调节螺杆与帽体转动连接。

11、进一步地，所述床身高度调整机构包括多个弹性伸缩件，各所述弹性伸缩件安装于相邻的两个单向布气座之间，或者弹性伸缩件安装于出气罩与相邻的单向布气座之间，于所述机架与出气罩之间安装有竖向调节组件，且与下筒体和上筒体分别直接连接的管路均为金属波纹管。

12、进一步地，所述弹性伸缩件包括两根连接管，两所述连接管相互靠近的一端活动连接有插杆，两连接管相互远离的一端分别与相对应的单向布气座或出气罩连接，于插杆外套装有伸缩弹簧，所述伸缩弹簧的两端分别与两连接管相互远离的端部连接固定；所述竖向调节组件包括分别与出气罩和机架连接的传动座和固定座，竖向丝杠的下端与固定座转动连接，竖向丝杠的上端伸出传动座，且竖向丝杠与传动座螺纹连接，于竖向丝杠的上端安装有操作手轮。

13、本发明由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：本发明通过采用流化床的原理来实现快速储放氢的目的，具体地，在储氢时，将储气罐内的氢气或者外部管系直供而来的氢气先通过温控器进行降温，之后通过进气管系按照预定的压力通入到多级流化床内，使得多级流化床内的储氢合金粉末变为流化态，进而使得氢气能够充分地、快速地与储氢合金粉末反应，并且将反应所产生的热量快速带走。当需要进行放氢时，将中间罐内所储存的氢气通过温控器加热后通入进气管系，并按照预定压力进入到多级流化床内，使得多级流化床内储氢化合物变为流化态，这样，这部分带有一定热量的氢气被称为放氢启动源，放氢启动源所携带的热量与多级流化床内的储氢化合物进行热交换，使得储氢化合物释放一部分氢气，被释放的氢气随着放氢启动源一同排出多级流化床，之后再被控温器进行加热，然后通过循环泵加压后重新进入到多级流化床内，进而加热放氢作业，当放氢量达到一定值后，将部分氢气通入储氢罐内或者直接使用，另一部分氢气维持循环的状态，直至多级流化床内的氢气释放至预定值或者完全释放完毕为止。本发明的温控器一般为呈螺旋形态的盘管，该盘管套装在相应的管路外，当需要对该管路进行降温时，使用冷却介质通过盘管，进而起到对盘管内的氢气降温的目的；当需要对该管路进行加热时，使用加热介质通过盘管，进而起到对盘管内的氢气加热的目的。综上可知，本发明在储放氢的过程中，先使得储氢合金粉末或者储氢化合物变为流化态，进而确保了氢气的快速反应或者释放，同时提高了热交换效率，进而提高了储放氢的效率。

技术特征：

1.一种基于储氢式多级流化床的储氢系统，其特征在于：包括上端安装有出气罩的多级流化床，所述多级流化床的进口端通过进气管系分别与储氢罐的出口和中间罐的出口连通，多级流化床的出口通过排气管系与循环泵连通，且出气罩的出口与循环泵连通，循环泵的出口端分别与进气管系的进口、储氢罐的进口、中间罐的进口及第一直供管连通，连通储氢罐的出口和中间罐的出口的连通管上装配有温控器，且储氢罐的出口连通有第二直供管。

2.根据权利要求1所述的一种基于储氢式多级流化床的储氢系统，其特征在于：所述多级流化床包括沿竖直方向向上依次连接的多个流化储氢床体，出气罩安装于位于最上方的流化储氢床体的上端，于出气罩与这些流化储氢床体之间安装有床身高度调整机构，所述床身高度调整机构与机架连接，各所述流化储氢床体均与进气管系连通，于各流化储氢床体的下端固定有单向布气座，且位于下方的流化储氢床体与其上方的流化储氢床体经单向布气座单向导通，各单向布气座与进气管系连通，位于最下端的单向布气座的下端与外界隔断。

3.根据权利要求2所述的一种基于储氢式多级流化床的储氢系统，其特征在于：所述流化储氢床体包括相互套装的下筒体和上筒体，于所述下筒体和上筒体内形成储氢腔，储氢合金粉末填充于储氢腔内，下筒体和上筒体相互远离的一端分别与相对应的单向布气座连接固定。

4.根据权利要求3所述的一种基于储氢式多级流化床的储氢系统，其特征在于：所述上筒体的下部套装于下筒体的上部外，于上筒体的上端同轴构造有连接筒，所述连接筒的径向长度小于上筒体的径向长度，且连接筒的上端与相对应的单向布气座连接固定，于连接筒的外周壁上构造有排气接头管和投料接头管，所述排气接头管和投料接头管上分别安装有排气控制阀和投料控制阀，且排气接头管与排气管系连通。

5.根据权利要求2所述的一种基于储氢式多级流化床的储氢系统，其特征在于：所述单向布气座包括可拆卸连接的第一座体和第二座体，所述第一座体设置在第二座体的上端，于第一座体的上端安装有多个进气帽，于第一座体和第二座体之间构造有导气通道，所述导气通道连通进气管系与各进气帽。

6.根据权利要求5所述的一种基于储氢式多级流化床的储氢系统，其特征在于：所述导气通道包括开设于第一座体内多个导气孔，这些导气孔与进气帽一一对应设置，于第二座体内且与导气孔相对应的位置处开设有锥形启闭孔，所述锥形启闭孔的大径端朝上并与导气孔的下端接续，锥形启闭孔的下端贯通第二座体的下端面，且位于最下方的单向布气座上的锥形启闭孔的下端封闭，于第一座体和第二座体之间构造有多个第一进气通道，各导气孔和锥形启闭孔与相对应的第一进气通道连通，这些第一进气通道与构造于第一座体和第二座体之间的第二进气通道连通，且第二进气通道通过进气接头管与进气管系连通，于所述进气接头管上安装有进气控制阀。

7.根据权利要求6所述的一种基于储氢式多级流化床的储氢系统，其特征在于：所述进气帽包括构造于第一座体上端的出气嘴，所述出气嘴与相对应的导气孔的上端导通，于出气嘴的上部安装有帽体，所述帽体经出气嘴与导气孔连通，且帽体连接有用于启闭锥形启闭孔的弹性启闭件。

8.根据权利要求7所述的一种基于储氢式多级流化床的储氢系统，其特征在于：所述弹性启闭件包括构造于帽体中心处的导套，所述导套伸入出气嘴内，于导套与出气嘴之间形成过气通道，小径端朝下的锥形阀体装配于锥形启闭孔内，于锥形阀体上同轴构造有连接杆，所述连接杆的上端由导套的下端伸入导套内，于导套内安装有连接弹簧，所述连接弹簧的下端与连接杆的上端固定连接，连接弹簧的上端构造有活动座，调节螺杆的下端竖直伸入帽体内并与活动座螺纹连接，且调节螺杆与帽体转动连接。

9.根据权利要求3所述的一种基于储氢式多级流化床的储氢系统，其特征在于：所述床身高度调整机构包括多个弹性伸缩件，各所述弹性伸缩件安装于相邻的两个单向布气座之间，或者弹性伸缩件安装于出气罩与相邻的单向布气座之间，于所述机架与出气罩之间安装有竖向调节组件，且与下筒体和上筒体分别直接连接的管路均为金属波纹管。

10.根据权利要求9所述的一种基于储氢式多级流化床的储氢系统，其特征在于：所述弹性伸缩件包括两根连接管，两所述连接管相互靠近的一端活动连接有插杆，两连接管相互远离的一端分别与相对应的单向布气座或出气罩连接，于插杆外套装有伸缩弹簧，所述伸缩弹簧的两端分别与两连接管相互远离的端部连接固定；所述竖向调节组件包括分别与出气罩和机架连接的传动座和固定座，竖向丝杠的下端与固定座转动连接，竖向丝杠的上端伸出传动座，且竖向丝杠与传动座螺纹连接，于竖向丝杠的上端安装有操作手轮。

技术总结本发明公开了一种基于储氢式多级流化床的储氢系统，包括上端安装有出气罩的多级流化床，所述多级流化床的进口端通过进气管系分别与储氢罐的出口和中间罐的出口连通，多级流化床的出口通过排气管系与循环泵连通，且出气罩的出口与循环泵连通，循环泵的出口端分别与进气管系的进口、储氢罐的进口、中间罐的进口及第一直供管连通，连通储氢罐的出口和中间罐的出口的连通管上装配有温控器，且储氢罐的出口连通有第二直供管。本发明能够有效地促进储氢合金粉末与氢气的结合及反应后的储氢化合物中氢的脱离，提高了储放氢的效率。本发明适用于氢能源储存的技术领域。技术研发人员：朱晓梅,赵鑫,刘治平,可丹丹,李宇,吴永丽,杨忠萍,汪向磊,李斌受保护的技术使用者：鄂尔多斯应用技术学院技术研发日：技术公布日：2024/7/23