一种低阻低温转化盘管保护的液氢储罐制造技术

本发明专利技术涉及一种低阻低温转化盘管保护的液氢储罐，包括储氢内胆、套设于储氢内胆外的保温外胆、设于储氢内胆与保温外胆之间的转化盘管，以及间隔设于转化盘管内的催化剂填充段；其中转化盘管用于引出储氢内胆内氢气；并且沿氢气流动方向，相邻催化剂填充段间距逐渐减小。与现有技术相比，本发明专利技术采用间隔设置催化剂的方式，降低催化剂床层阻力的影响，进一步充分利用仲正氢转化的冷能，提高液氢储罐的绝热保温效果。绝热保温效果。绝热保温效果。

【技术实现步骤摘要】
一种低阻低温转化盘管保护的液氢储罐


[0001]本专利技术属于液氢储存
，涉及一种低阻低温转化盘管保护的液氢储罐。

技术介绍

[0002]液氢由于其单位体积能量密度大，成为氢能重要的储运方式之一，但由于液氢 储运过程中储氢装置的漏热问题，不可避免的会发生液氢的漏热蒸发，因此，减少 液氢蒸发是目前液氢储运方面亟需解决的问题之一。
[0003]氢是双原子分子，两个氢原子核是绕轴自转的。根据两个核自旋的相对方向， 氢分子可分为能量较高的正氢和能量较低的仲氢。通常的氢是这两种形式氢分子的 混合物，正仲氢的平衡浓度仅与温度有关。室温以上的温度时，含正氢75％，仲 氢25％。当温度降低时，正氢自发向仲氢发生转换，并释放热量，由于转化过程 缓慢，在液氢制备过程中，多采用催化剂加速正仲氢的转化，使液氢产物中仲氢含 量达到95％。反之，当温度升高时，仲氢会吸收热量并转化为正氢，因此，在液 氢的储运过程中，可以利用仲氢向正氢转化以吸收储运装置的漏热，以达到装置的 长效保温状态。同时储氢瓶中挥发出的氢气，其温度极低，仅需要极少的冷量，即 可再次液化，同样可以减少液氢的蒸发损失。
[0004]专利技术专利CN 103836334 A提出了一种仲氢连续转化冷量利用装置，主要包括 液氢储罐外容器、液氢储罐内容器、保温层、氢气引出管、氢气放空管、盘管以及 放置于盘管内的催化剂。将液氢蒸发得到的仲氢导入含有催化剂的盘管，以吸收环 境漏热。但是对于实际应用来说，催化剂虽然能提高转化效率，但如果填充不当， 会造成床层阻力的增加，不利于氢气的在盘管内中的流动的，会造成仲氢转化冷能 利用的不完全。而且当氢气从液氢储罐内容器流出时，其温度较低，随着氢气在盘 管内流动不断吸收漏热，其温度越来越高，由于正仲氢的平衡浓度只与温度有关， 因此，在氢气刚流出液氢储存内容器时，此时通过催化剂的转化，仲正氢即使完全 转化，其转化的冷量仍然很低，因此部分催化剂的利用率较低，即只需要较少催化 剂就可能达到最优效果。而在盘管中后段，由于其温度不断升高，需要增加催化剂 的填充量，以实现冷量的高效利用。目前国内正仲氢转化催化剂多为国外进口，其 供货周期长，价格高昂，因此对催化剂进行合理的排布，有利于节约生产成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是提供一种低阻低温转化盘管保护的液氢储罐，通过催化剂的 沿氢气流动方向的合理排布，降低催化剂的床层阻力，充分利用仲氢转化为正氢的 冷能。同时还可耦合节流膨胀装置，更加充分的利用氢气的冷能。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种低阻低温转化盘管保护的液氢储罐，包括储氢内胆、套设于储氢内胆外的 保温外胆、设于储氢内胆与保温外胆之间的转化盘管，以及间隔设于转化盘管内的 催化剂填充段；
[0008]所述的转化盘管用于引出储氢内胆内氢气；并且沿氢气流动方向，相邻催化剂 填
充段间距逐渐减小。
[0009]进一步地，所述的催化剂填充段包括填充于转化盘管内的催化剂，以及设于催 化剂两端的催化剂过滤器。
[0010]进一步地，所述的催化剂为带孔柱状催化剂、带孔块状催化剂或带孔球状催化 剂中的一种或多种组合。
[0011]进一步地，所述的转化盘管与保温外胆的内表面相接触。
[0012]进一步地，所述的转化盘管呈螺旋状设置。
[0013]进一步地，所述的储氢内胆外依次套设有多个保温外胆；最内侧保温外胆与储 氢内胆之间，以及相邻保温外胆之间均设有相互连通的转化盘管。
[0014]进一步地，最内侧保温外胆与储氢内胆之间呈真空状态，或者填充有绝热保温 材料。
[0015]进一步地，相邻保温外胆之间呈真空状态，或者填充有绝热保温材料。
[0016]进一步地，所述的储氢内胆外依次套设有2个保温外胆。
[0017]进一步地，还包括设于储氢内胆内的冷凝管，与设于冷凝管进口处的节流膨胀 装置。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：
[0019]1)本专利技术通过设置转化盘管，利用仲氢转化为正氢的冷量，平衡液氢储罐的 漏热，有利于液氢的储存；
[0020]2)储氢内胆中的高压氢气通过节流膨胀装置释放大量的冷量，使高压氢气一 部分转变为低压低温氢气，另一部分直接液化为低温液氢，此部分低温液氢在冷凝 管中通过冷量交换，将冷凝管外壁周围的氢气再次液化，降低了储氢内胆中液氢的 整体蒸发量；同时由于高压氢气经过节流膨胀后转化为的低压氢气，而低压氢气在 填充大量催化剂的转换盘管中流动缓慢甚至受阻，不利于氢气在转换盘管中的流动 转化，因此，本专利技术通过按气流方向变化间隔设置催化剂，减少催化剂床带来的层 阻力，使节流膨胀后的低压氢气在转化盘管中的流动更加通畅，同时能够节约催化 剂的使用量，节约成本；
[0021]3)本专利技术在催化剂填充段两端设有催化剂过滤器，能够防止催化剂随气流排 出转化盘管。
附图说明
[0022]图1为实施例1中一种低阻低温转化盘管保护的液氢储罐的结构示意图；
[0023]图2为实施例2中带有节流膨胀装置的液氢储罐的结构示意图；
[0024]图3为催化剂填充段的结构示意图；
[0025]图4为转换盘管内的催化剂填充段分布结构示意图；
[0026]图5为催化剂的结构示意图；左：带孔柱状；中：带孔块状；右：带孔球状；
[0027]图中标记说明：
[0028]1‑
储氢内胆、2
‑
保温外胆、3
‑
转化盘管、4
‑
催化剂、5
‑
催化剂过滤器、6
‑
冷凝管、 7
‑
节流膨胀装置。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方 案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范 围不限于下述的实施例。
[0030]实施例1：
[0031]如图1所示的一种低阻低温转化盘管保护的液氢储罐，包括储氢内胆1、套设 于储氢内胆1外的保温外胆2，以及设于储氢内胆1与保温外胆2之间且内部间隔 设有多个催化剂填充段的转化盘管3。转化盘管3一端连接于储氢内胆1另一端连 接保温外胆2，用于将储氢内胆1中蒸发的氢气(主要为仲氢)引出并通过催化剂 进行转换。
[0032]具体的，如图2所示，催化剂填充段包括填充于转化盘管3内的催化剂4，以 及设于催化剂4两端的催化剂过滤器5。催化剂4可选用碳，铬氧化物，铁氧化物， 铁铝氧化合物，氢氧化铁，氢氧化铬等一种或多种。催化剂过滤器5，可以防止气 体在流动的过程中将催化剂4带出转化盘管3，对催化剂4起保护作用。
[0033]优选的，储氢内胆1外依次套设有多个保温外胆2；最内侧保温外胆2与储氢 内胆1之间，以及相邻保温外胆2之间均设有相互连通的转化盘管3。本实施例中 在保温外胆2外依次套设有2个保温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低阻低温转化盘管保护的液氢储罐，其特征在于，包括储氢内胆(1)、套设于储氢内胆(1)外的保温外胆(2)、设于储氢内胆(1)与保温外胆(2)之间的转化盘管(3)，以及间隔设于转化盘管(3)内的催化剂填充段；所述的转化盘管(3)用于引出储氢内胆(1)内氢气；并且沿氢气流动方向，相邻催化剂填充段间距逐渐减小。2.根据权利要求1所述的一种低阻低温转化盘管保护的液氢储罐，其特征在于，所述的催化剂填充段包括填充于转化盘管(3)内的催化剂(4)，以及设于催化剂(4)两端的催化剂过滤器(5)。3.根据权利要求1所述的一种低阻低温转化盘管保护的液氢储罐，其特征在于，所述的催化剂(4)为带孔柱状催化剂、带孔块状催化剂或带孔球状催化剂中的一种或多种组合。4.根据权利要求1所述的一种低阻低温转化盘管保护的液氢储罐，其特征在于，所述的转化盘管(3)与保温外胆(2)的内表面相接触。5.根据权利要求1所述的一种低阻低温转化盘管保护的液氢储罐，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛明喆，徐虹，张存满，朱绍伟，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：