本发明专利技术提供了一种复合式储氢装置及其方法和燃料电池设备，其能够有效地解决吸放氢过程中的热量控制问题。该复合式储氢装置包括：容器本体、用于可释放地吸收氢气的储氢模块、用于储存热量储热模块以及可控式导热模块。该可控式导热模块被设置于该容器本体的该内部空间以隔开该储氢模块和该储热模块，并且该可控式导热模块被控制以在导热状态和绝热状态之间切换；其中当该可控式导热模块处于该导热状态时，该可控式导热模块用于在该储氢模块和该储热模块之间传导热量；当该可控式导热模块处于该绝热状态时，该可控式导热模块用于阻挡该储氢模块和该储热模块之间的热量交换。该储氢模块和该储热模块之间的热量交换。该储氢模块和该储热模块之间的热量交换。
【技术实现步骤摘要】
复合式储氢装置及其方法和燃料电池设备
[0001]本专利技术涉及能源储存
，特别是涉及一种复合式储氢装置及其方法和燃料电池设备。
技术介绍
[0002]氢能作为一种优秀的二次能源载体，其为节能减排、绿色环保提供了一种可能的解决方案；而推进氢燃料电池汽车的发展是氢经济推广的一种有效途径，这是因为氢燃料电池系统可以在催化剂的作用下使氢气与空气中的氧气反应以生成电能，供电动汽车使用。
[0003]目前，燃料电池的原料氢气可以采用气态储氢或固态储氢等方式进行储存，其中常见的物理储氢方式就是将氢气以高压气体的方式储存于气瓶内，这种气态储氢方式虽然具有较高的质量储氢密度，但其体积储氢密度较低，并且需要特殊设计的昂贵罐体以耐受氢气压力。特别地，在汽车等移动终端中使用高压力氢气也导致了一定的安全隐患。而固态储氢方式则主要是将氢气存储在固体材料中，例如金属氢化物作为一种典型的固体储氢材料，具有较高的体积储氢密度和较好的安全性，使得固态储氢成为提高体积储氢密度的最有效途径，能够满足氢燃料电池汽车的车载储氢系统的要求。
[0004]由于以轻质元素形成的轻金属基储氢材料具有较高的理论储氢容量，如质量和体积储氢容量分别能够达到7.6wt.％和112kg/m3，远高于国外提出的在2025年车载储氢系统质量密度(5.5wt.％)和体积储氢密度(40kg/m3)的技术指标；因此，使用轻金属基储氢材料能够提高氢燃料电池汽车中储氢罐的质量储氢密度和体积储氢密度。然而，一方面，金属氢化物储氢材料在吸氢过程中会放出大量热量，导致氢化物储氢床体的温度升高，降低吸氢反应速率；另一方面，金属氢化物储氢材料在放氢过程中则会吸收热量，导致氢化物储氢床体的温度降低，降低放氢反应速率。尤其是，镁基储氢材料的放氢温度较高，需要额外提供热量以达到高于室温的工作温度，但现有的储氢装置大多对实际吸放氢过程中的热效率考虑不足，难以满足真正的应用需求。
[0005]例如，中国专利技术专利201510849970.3公开了一种金属氢化物储氢装置，其内部采用大孔径泡沫镍和储氢材料共同填充，辅以金属镍作框架的方法进行储氢材料的填充。然而，这种方案采用了被动散热方式，其散热路径长，使得散热效率不高，进而因温度高而导致吸氢速率较低；与此同时，该方案也存在因没有加热而无法提供金属氢化物储氢材料的放氢温度条件，造成放氢速率极差，甚至无法有效放氢。
技术实现思路
[0006]本专利技术的一个优势在于提供一种复合式储氢装置及其方法和燃料电池设备，其能够有效地解决吸放氢过程中的热量控制问题。
[0007]本专利技术的另一个优势在于提供一种复合式储氢装置及其方法和燃料电池设备，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述复合式储氢装置能够在提高能源利用率的同时，为吸放
氢提供所需的温度条件。
[0008]本专利技术的另一个优势在于提供一种复合式储氢装置及其方法和燃料电池设备，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述复合式储氢装置能够在吸氢时蓄热以增强散热效率，便于提高吸氢速率。
[0009]本专利技术的另一个优势在于提供一种复合式储氢装置及其方法和燃料电池设备，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述复合式储氢装置能够在放氢时放热以进行加热，便于提高放氢速率。
[0010]本专利技术的另一个优势在于提供一种复合式储氢装置及其方法和燃料电池设备，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述复合式储氢装置能够充分利用氢燃料电池的废热和储热模块的储热，以便为储氢模块在放氢时提供必要的高温条件。
[0011]本专利技术的另一个优势在于提供一种复合式储氢装置及其方法和燃料电池设备，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述复合式储氢装置能够根据实时蓄热、储热以及放热等需求，调控可控式导热模块的导热状态和绝热状态，实现温度的有效控制，便于显著提升装置的氢热耦合能效。
[0012]本专利技术的另一个优势在于提供一种复合式储氢装置及其方法和燃料电池设备，其中为了达到上述目的，在本专利技术中不需要采用复杂的系统。因此，本专利技术成功和有效地提供一种解决方案，不只提供一种简单的复合式储氢装置及其方法和燃料电池设备，同时还增加了所述复合式储氢装置及其方法和燃料电池设备的实用性和可靠性。
[0013]为了实现本专利技术的上述至少一个优势或其他优点和目的，本专利技术提供了一种复合式储氢装置，用于为氢燃料电池供应氢气，包括：
[0014]容器本体，所述容器本体具有用于可传氢地连通于该氢燃料电池的内部空间；
[0015]储氢模块，所述储氢模块被设置于所述容器本体的所述内部空间，用于可释放地吸收氢气，以在放氢时为该氢燃料电池提供氢气；
[0016]储热模块，所述储热模块被设置于所述容器本体的所述内部空间，用于储存热量；以及
[0017]可控式导热模块，所述可控式导热模块被设置于所述容器本体的所述内部空间以隔开所述储氢模块和所述储热模块，并且所述可控式导热模块被控制以在导热状态和绝热状态之间切换；其中当所述可控式导热模块处于该导热状态时，所述可控式导热模块用于在所述储氢模块和所述储热模块之间传导热量；当所述可控式导热模块处于该绝热状态时，所述可控式导热模块用于阻挡所述储氢模块和所述储热模块之间的热量交换。
[0018]根据本申请的一个实施例，所述可控式导热模块为可控式导热套，所述可控式导热套被套设于所述储热模块的外周侧，且所述储氢模块位于所述可控式导热套的外周侧，其中当所述可控式导热套处于该绝热状态时，所述可控式导热套用于阻挡所述储热模块与外部进行热量交换。
[0019]根据本申请的一个实施例，所述可控式导热套包括被固定地设置于所述储氢模块和所述储热模块之间的固定导热瓣和被可移动地设置于所述储氢模块和所述储热模块之间的移动导热瓣，所述固定导热瓣用于可传热地连接于所述储氢模块；所述移动导热瓣用于在所述储氢模块和所述储热模块之间移动；其中当所述移动导热瓣朝向所述储热模块移动以可传热地连接于所述储热模块时，所述移动导热瓣可传热地连接于所述固定导热瓣，
以在所述储氢模块和所述储热模块之间形成导热通路；当所述移动导热瓣朝向所述储氢模块移动以远离所述储氢模块时，所述移动导热瓣与所述储热模块之间断开传热，以切断所述储氢模块和所述储热模块之间的导热通路。
[0020]根据本申请的一个实施例，所述可控式导热套包括多个所述固定导热瓣和多个所述移动导热瓣，并且所述固定导热瓣和所述移动导热瓣环绕着所述储热模块被间隔地布置。
[0021]根据本申请的一个实施例，所述固定导热瓣和所述移动导热瓣均具有扇环结构，所述移动导热瓣的外弧长小于相邻的两个所述固定导热瓣之间的外间距，且大于相邻的两个所述固定导热瓣之间的内间距。
[0022]根据本申请的一个实施例，所述可控式导热套进一步包括滑动轨道和电磁驱动机构，所述滑动轨道被径向地设置于所述储热模块和所述储氢模块之间，且所述移动导热瓣被可滑动地设置于所述滑动轨道；所述电磁驱动机构被可控地设置于所述储热模块和所述储氢模块之间，用于对所述移动导热瓣施加电磁力，以驱本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.复合式储氢装置，用于为氢燃料电池供应氢气，其特征在于，包括：容器本体，所述容器本体具有用于可传氢地连通于该氢燃料电池的内部空间；储氢模块，所述储氢模块被设置于所述容器本体的所述内部空间，用于可释放地吸收氢气，以在放氢时为该氢燃料电池提供氢气；储热模块，所述储热模块被设置于所述容器本体的所述内部空间，用于储存热量；以及可控式导热模块，所述可控式导热模块被设置于所述容器本体的所述内部空间以隔开所述储氢模块和所述储热模块，并且所述可控式导热模块被控制以在导热状态和绝热状态之间切换；其中当所述可控式导热模块处于该导热状态时，所述可控式导热模块用于在所述储氢模块和所述储热模块之间传导热量；当所述可控式导热模块处于该绝热状态时，所述可控式导热模块用于阻挡所述储氢模块和所述储热模块之间的热量交换。2.根据权利要求1所述的复合式储氢装置，其特征在于，所述可控式导热模块为可控式导热套，所述可控式导热套被套设于所述储热模块的外周侧，且所述储氢模块位于所述可控式导热套的外周侧，其中当所述可控式导热套处于该绝热状态时，所述可控式导热套用于阻挡所述储热模块与外部进行热量交换。3.根据权利要求2所述的复合式储氢装置，其特征在于，所述可控式导热套包括被固定地设置于所述储氢模块和所述储热模块之间的固定导热瓣和被可移动地设置于所述储氢模块和所述储热模块之间的移动导热瓣，所述固定导热瓣用于可传热地连接于所述储氢模块；所述移动导热瓣用于在所述储氢模块和所述储热模块之间移动；其中当所述移动导热瓣朝向所述储热模块移动以可传热地连接于所述储热模块时，所述移动导热瓣可传热地连接于所述固定导热瓣，以在所述储氢模块和所述储热模块之间形成导热通路；当所述移动导热瓣朝向所述储氢模块移动以远离所述储氢模块时，所述移动导热瓣与所述储热模块之间断开传热，以切断所述储氢模块和所述储热模块之间的导热通路。4.根据权利要求3所述的复合式储氢装置，其特征在于，所述可控式导热套包括多个所述固定导热瓣和多个所述移动导热瓣，并且所述固定导热瓣和所述移动导热瓣环绕着所述储热模块被间隔地布置；所述固定导热瓣和所述移动导热瓣均具有扇环结构，所述移动导热瓣的外弧长小于相邻的两个所述固定导热瓣之间的外间距，且大于相邻的两个所述固定导热瓣之间的内间距。5.根据权利要求4所述的复合式储氢装置，其特征在于，所述可控式导热套进一步包括滑动轨道和电磁驱动机构，所述滑动轨道被径向地设置于所述储热模块和所述储氢模块之间，且所述移动导热瓣被可滑动地设置于所述滑动轨道；所述电磁驱动机构被可控地设置于所述储热模块和所述储氢模块之间，用于对所述移动导热瓣施加电磁力，以驱动所述移动导热瓣沿着所述滑动轨道向内或向外滑动。6.根据权利要求5所述的复合式储氢装置，其特征在于，所述容器本体包括壳体、外隔层和内隔层，所述外隔层和所述内隔层被间隔地设置于所述壳体内，以在所述外隔层和所述内隔层之间形成密闭区，并将所述内部空间分隔成位于所述外隔层之外的储氢区和位于所述内隔层之内的储热区；所述可控式导热套被设置于所述容器本体的所述密...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖学章，朴明远，陈立新，周盼盼，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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