一种电加热固态储氢波形骨架及制作方法与流程

本发明涉及固态储氢，具体为一种电加热固态储氢波形骨架及制作方法。

背景技术：

1、固态储氢技术因其高密度、安全可靠等优势备受关注。其中，镁基固态储氢是近年来备受研究的领域之一。镁基固态储氢不仅依赖于镁与氢的化学反应，还涉及氢在镁晶格中的吸附与扩散。在适当的温度下，镁与氢的反应速率会增加，吸放氢效果也会提高，因此温度是影响镁基固态储氢吸放氢过程的重要因素之一。

2、由于镁基固态储氢材料的热力学性能稳定，吸放氢动力学差，在放氢过程中需要300℃左右的温度，才能实现氢气的快速释放，如何解决放氢所需的热量来源问题，是目前镁基固态技术发展面临的障碍之一。

3、电加热被认为是目前加热效率最高、速度最快的加热方式之一，且电加热可根据被加热对象的具体工艺要求，实现被加热对象的。如果电加热用在为镁基固态储氢系统供能，增加的设备少，操作简单。

4、现有固态储氢材料方面，其形态有粉末状、颗粒状、块状等，这种形态的固体储氢材料在吸氢放热、放氢吸热后，会因温度骤变而产生形变，导致储氢材料分散、脱落，循坏使用性降低。

5、如果将固态储氢材料的金属合金晶粒尺寸制备到纳米级，吸放氢的动力学和热力学将大幅改善，也可大幅缩短吸放氢时间。但这种方法仅停留在实验室，在实际大规模商业应用中，很难大规模制备纳米级的储氢材料。

6、现有氢储运系统的加热方法通常有：电加热棒加热、导热油加热、废热换热等。但是，上述三种电加热方法分别具有如下缺点：

7、1.电加热棒加热：通常采用加热棒外套辐射管的方式，但这种加热方式下储氢材料受热不均匀，容易在储氢材料内部形成温度梯度，破坏储氢材料原有结构；

8、2.导热油加热：导热油在长期加热使用之后会发生反应劣化，导热能力下降；导热油加热系统结构复杂，附加结构多，占用储氢罐有效储氢体积大；

9、3.废热换热加热：对使用场景有要求，对于没有废热的使用场景，无法采用该方法；高温尾气中可能含有其它的气体或小颗粒杂质，循环过程中会对管道产生一定的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电加热固态储氢波形骨架及制作方法，以解决上述背景技术所提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电加热固态储氢波形骨架，波形骨架由波形层和平纸层经复合成型而成，所述波形层和平纸层均是由负载有储氢材料及催化剂的纤维纸构成骨架，且波形层和平纸层两者中的至少一者，含有与纤维纸相复合的金属隔膜；所述金属隔膜通电后产生热量，用于加热负载在纤维纸上的储氢材料及催化剂进行放氢。

3、优选的，所述纤维纸为玻璃纤维纸、碳纤维纸、石墨纤维纸和陶瓷纤维纸中的一种或多种复合组合，所述纤维纸的厚度t为0.04-2.0mm。

4、优选的，所述金属隔膜的材料为铁铬铝合金、不锈钢、铜合金、钛合金中的一种或多种复合组合。

5、优选的，所述波形层的形状选自类正弦波形、方波形、三角波形和锯齿波形中的一种。

6、优选的，所述金属隔膜的形式为整张的箔片、丝网状箔片和镂空状箔片中的一种，且金属隔膜的厚度为0.02-0.1mm。

7、优选的，所述波形层的截面厚度w为0.1-4.2mm，且波形层最高点至平纸层底面的垂直高度h为0.24-10.4mm。相邻波形之间的节距m为0.2-8.4mm。

8、一种电加热固态储氢波形骨架的制作方法，包括以下步骤：

9、步骤一、制备纤维纸-金属隔膜复合体，获得平板型的波形层和平纸层；

10、步骤二、将平板型的波形层通过折叠/压辊的形式，弯折成波形；

11、步骤三、将弯折成型后的波形层与平纸层表面粘结并定型；

12、步骤四、在制成骨架的纤维纸上负载储氢材料及催化剂。

13、优选的，在步骤一中，所述纤维纸-金属隔膜复合体中至少含有一层纤维纸/金属隔膜，且纤维纸和金属隔膜相粘结。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1、本发明中，电加热固态储氢波形骨架，纤维纸具有高比表面积，在利用涂覆技术负载固态储氢材料及催化剂时，可通过工艺优化和材料改良提高储氢材料载量。

16、2、本发明中，电加热固态储氢波形骨架，后续通过涂覆的方式在骨架上负载储氢材料后，储氢材料分散均匀，以细微晶粒状态与纤维层表面结合，可增加储氢材料与h2的接触反应活性位点，同时氢气、储氢材料与催化剂的接触面积大，有助于提升吸放氢的速度。

17、3、本发明中，电加热固态储氢波形骨架，其中的金属隔膜可通过接电端子接通外部电源，通电后产生热量，可对储氢材料与h2的接触位点直接进行加热，温度升高快，放氢速度快，且在骨架内部层层加热，储氢材料受热均匀，可有效避免因放氢吸热过程产生的温度骤变而导致的储氢材料分散、脱落现象。

18、4、本发明中，由本电加热储氢波形骨架制作固态储氢单元核芯时，更易于加工成不同尺寸、不同形状的储氢单元核芯，可适配不同的固态氢储运系统，具有极高的适用性。

技术特征：

1.一种电加热固态储氢波形骨架，其特征在于：波形骨架由波形层(1)和平纸层(2)经复合成型而成，所述波形层(1)和平纸层(2)均是由负载有储氢材料及催化剂的纤维纸(3)构成骨架，且波形层(1)和平纸层(2)两者中的至少一者，含有与纤维纸(3)相复合的金属隔膜(4)；所述金属隔膜(4)通电后产生热量，用于加热负载在纤维纸(3)上的储氢材料及催化剂进行放氢。

2.根据权利要求1所述的一种电加热固态储氢波形骨架，其特征在于：所述纤维纸(3)为玻璃纤维纸、碳纤维纸、石墨纤维纸和陶瓷纤维纸中的一种或多种复合组合，所述纤维纸的厚度t为0.04-2.0mm。

3.根据权利要求1所述的一种电加热固态储氢波形骨架，其特征在于：所述金属隔膜(4)的材料为铁铬铝合金、不锈钢、铜合金、钛合金中的一种或多种复合组合。

4.根据权利要求1所述的一种电加热固态储氢波形骨架，其特征在于：所述波形层(1)的形状选自类正弦波形、方波形、三角波形和锯齿波形中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种电加热固态储氢波形骨架，其特征在于：所述金属隔膜(4)的形式为整张的箔片、丝网状箔片和镂空状箔片中的一种，且金属隔膜(4)的厚度为0.02-0.1mm。

6.根据权利要求1所述的一种电加热固态储氢波形骨架及制作方法，其特征在于：所述波形层(1)的截面厚度w为0.1-4.2mm，且波形层(1)最高点至平纸层(2)底面的垂直高度h为0.24-10.4mm，相邻波形之间的节距m为0.2-8.4mm。

7.一种电加热固态储氢波形骨架的制作方法，其特征在于，使用了权利要求1-6中任一项的一种电加热固态储氢波形骨架，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种电加热固态储氢波形骨架的制作方法，其特征在于：在步骤s1中，所述纤维纸(3)-金属隔膜(4)复合体中至少含有一层纤维纸(3)/金属隔膜(4)，且纤维纸(3)和金属隔膜(4)相粘结。

技术总结本发明公开了一种电加热固态储氢波形骨架及制作方法，涉及固态储氢领域，其波形骨架由波形层和平纸层经复合成型而成，所述波形层和平纸层均是由负载有储氢材料及催化剂的纤维纸构成骨架，且波形层和平纸层两者中的至少一者，含有与纤维纸相复合的金属隔膜；所述金属隔膜通电后产生热量，用于加热负载在纤维纸上的储氢材料及催化剂进行放氢。本发明，利用纤维纸的高比表面积，可负载大量储氢材料，且此种采用涂覆负载方式配合引入的金属隔膜，通电加热均匀，可有效避免因放氢吸热过程产生的温度骤变而导致的储氢材料分散、脱落现象，同时，本固体储氢骨架易于加工成型为储氢单元核芯，具有极高的适用性。技术研发人员：彭小飞,吴伟星受保护的技术使用者：苏州芬纳环保科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30