一种多罐组固态储氢装置

本发明属于储氢，具体涉及一种多罐组固态储氢装置。

背景技术：

1、氢能全产业链包含制氢、氢储运和氢能利用三个关键环节。在氢能全产业链应用中，氢能的高密度储运是氢能发展的重要环节，同时也是我国氢能布局的瓶颈。所以，在氢能源发展方面，我国面临的最主要挑战即在于氢能的储运，找到安全、经济、高效、可行的储运模式，是氢能全生命周期应用的关键。

2、固态合金储氢技术有安全、储能密度大、能耗低的优点，是目前储氢方式中最有发展潜力的技术之一。固态储氢的原理是：储氢时，氢气与合金粉末反应生成氢化物；放氢时，氢化物分解还原为氢气和合金粉末。合金粉吸、放氢速率受温度、压力影响，所以对固态储氢装置的温度控制直接决定其性能的好坏。

3、传统的固态储氢罐组一般采用直接液冷或直接风冷的方式。但新标准下发之后，为了避免电化学腐蚀，禁止将铝瓶和冷却液直接接触。因此，在使用液冷的固态储氢装置中将铝瓶替换为钢瓶，换热性能大幅下降。所以，在现有的技术中，无论是采取钢瓶+直接液冷还是铝瓶+直接风冷的结构都很难满足多罐组固态储氢装置的换热需求，在装置中不同位置的罐体温度差不均匀，如图9所示，钢瓶+直接液冷方式，右下角罐体温度高，左上角罐体温度低，风冷方式同理，需要进行复杂的流体流场设计，而且罐组越多越难设计。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种多罐组固态储氢装置在提高换热性能的同时减小了设计难度。

2、技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

3、一种多罐组固态储氢装置，包括箱体，所述箱体内设有用于储存氢气的储氢罐、用于流通导热液的换热管以及填充在所述储氢罐和换热管之间的填充介质，所述换热管与所述填充介质换热，所述填充介质与所述储氢罐换热。

4、进一步的，所述填充介质是导热硅脂或石蜡-膨胀石墨混合物。

5、进一步的，所述储氢罐为铝罐，所述换热管采用铝管。

6、进一步的，所述储氢罐上设有充氢管，所述充氢管通过三通阀与氢中间管连接，所述氢中间管上连接有第一进口母管和第一出口母管。

7、进一步的，所述换热管的进口端与第二进口母管连接，出口端与第二出口母管连接。

8、进一步的，所述换热管通过第一控制阀与所述第二进口母管连接，所述换热管通过第二控制阀与所述第二出口母管连接。

9、进一步的，所述储氢罐数量在一个以上，所述换热管数量在一个以上。

10、进一步的，所述换热管包括通流段和翅片。

11、进一步的，所述箱体包括壳体、盖合在所述壳体上的顶板和位于所述壳体底部的底板，所述顶板上设有与所述充氢管对应的通孔，所述底板上设有与所述储氢罐对应的定位槽。

12、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

13、1、通过设置导热管和填充介质，避免导热液与储氢罐外壁直接接触，克服现有技术中铝罐只能用风冷以及将铝罐替换成钢罐的技术偏见，使储氢罐可以使用各种高导热率的材料，提高换热性能；

14、2、相比于传统的直接液冷与直接风冷的方式，换热管和填充介质组成的包覆式换热结构可以在实现各储氢罐均匀换热的前提下，不用考虑箱体内部的流体流场，减小了设计难度，特别适用于超多罐组的结构，缩小各储氢罐之间的温差；

15、3、能够提高换热效率，降低流体耗散，进一步的减少导热液的使用量，降低使用成本；

16、4、现有技术部分换热管直接放到储氢罐内部，不利于加工和填料，不利于大规模生产，本装置加工简单，填料便捷，生产成本低；

17、5、与直接液冷方式相比，避免了瓶子泄露时，冷却液倒灌导致储氢材料失效报废的问题。

技术特征：

1.一种多罐组固态储氢装置，其特征在于，包括箱体(1)，所述箱体(1)内设有用于储存氢气的储氢罐(2)、用于流通导热液的换热管(3)以及填充在所述储氢罐(2)和换热管(3)之间的填充介质(4)，所述换热管(3)与所述填充介质(4)换热，所述填充介质(4)与所述储氢罐(2)换热。

2.根据权利要求1所述的多罐组固态储氢装置，其特征在于，所述填充介质(4)是导热硅脂或石蜡-膨胀石墨混合物。

3.根据权利要求2所述的多罐组固态储氢装置，其特征在于，所述储氢罐(2)为铝罐，所述换热管(3)采用铝管。

4.根据权利要求3所述的多罐组固态储氢装置，其特征在于，所述储氢罐(2)上设有充氢管(21)，所述充氢管(21)通过三通阀(73)与氢中间管(22)连接，所述氢中间管(22)上连接有第一进口母管(51)和第一出口母管(52)。

5.根据权利要求3所述的多罐组固态储氢装置，其特征在于，所述换热管(3)的进口端与第二进口母管(61)连接，出口端与第二出口母管(62)连接。

6.根据权利要求5所述的多罐组固态储氢装置，其特征在于，所述换热管(3)通过第一控制阀(71)与所述第二进口母管(61)连接，所述换热管(3)通过第二控制阀(72)与所述第二出口母管(62)连接。

7.根据权利要求1所述的多罐组固态储氢装置，其特征在于，所述储氢罐(2)数量在一个以上，所述换热管(3)数量在一个以上。

8.根据权利要求1所述的多罐组固态储氢装置，其特征在于，所述换热管(3)包括通流段(31)和翅片(34)。

9.根据权利要求3所述的多罐组固态储氢装置，其特征在于，所述箱体(1)包括壳体(12)、盖合在所述壳体(12)上的顶板(11)和位于所述壳体(12)底部的底板(13)，所述顶板(11)上设有与所述充氢管(21)对应的通孔(111)，所述底板(13)上设有与所述储氢罐(2)对应的定位槽(131)。

技术总结本发明公开一种多罐组固态储氢装置，属于储氢技术领域，该装置包括箱体，箱体内设有用于储存氢气的储氢罐、用于流通导热液的换热管以及填充在储氢罐和换热管之间的填充介质，换热管与填充介质换热，填充介质与所述储氢罐换热。本发明换热管和填充介质组成的包覆式换热结构可以在实现各储氢罐均匀换热的前提下，不用考虑箱体内部的流体流场，减小了设计难度，特别适用于超多罐组的结构，缩小各储氢罐之间的温差；加工简单，填料便捷，生产成本低；与直接液冷方式相比，避免了瓶子泄露时，冷却液倒灌导致储氢材料失效报废的问题。技术研发人员：周小明,张祝,姜燕妮受保护的技术使用者：河海大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2