储氢复合卷材及制备方法、储氢罐技术

本发明专利技术公开了一种储氢复合卷材、其制备方法及储氢罐。该储氢复合卷材包括衬底以及储氢层，衬底具有卷绕起始端以及与卷绕起始端相连接的负载膜片，负载膜片呈围绕卷绕起始端的多层卷曲状结构，储氢层层叠设置于负载膜片上，储氢层中包括用于储存氢气的储氢材料。通过将储氢层以层状的方式设置于卷绕结构的衬底上，使得储氢层同样具有卷绕结构，卷绕结构的储氢层具有更高的有效吸附面积，因此具有更高的储氢容量。氢容量。氢容量。

【技术实现步骤摘要】
储氢复合卷材及制备方法、储氢罐


[0001]本专利技术涉及储氢
，尤其涉及一种储氢复合卷材及制备方法、储氢罐。

技术介绍

[0002]氢元素在地球上的储量丰富，并且氢气具有燃烧热值高、反应产物清洁等优点，是一种较为理想的适合于可持续发展的能源。相较于发展日趋成熟的电能，氢能具有移动方便以及适用场景广的优点，因此被有望作为电能体系的补充能源。
[0003]制约氢气进一步发展的一大因素是如何在运输过程中储存氢气。目前的储氢方式有气态储氢、液态储氢和固态储氢三种。气态储氢技术是将氢气压缩进耐高压容器中，液态储氢技术则是将氢气液化后储存于绝热容器中，固态储氢技术则是采用多孔材料、氢化物合金材料等固态材料固定氢气。其中气态储氢技术和液态储氢技术均对容器的性能具有较高的要求，而且存在较高的安全隐患。固态储氢技术被认为是一种目前更有望商业化的技术路线。
[0004]目前主流的固态储氢技术是在储氢罐中填充例如二氢化镁等储氢材料的颗粒，然后向储氢罐中注入氢气并使氢气结合至储氢材料上，待需要使用时再对储氢材料进行加热以将氢气释放。然而这种方式仍然存在储氢罐中的储氢容量较低的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，为了在提高储氢罐中的储氢容量，有必要提供一种储氢复合卷材及制备方法、储氢罐。
[0006]根据本公开的一些实施例，提供了一种储氢复合卷材，其特征在于，包括衬底以及储氢层，所述衬底具有卷绕起始端以及与所述卷绕起始端相连接的负载膜片，所述负载膜片呈围绕所述卷绕起始端的多层卷曲状结构，所述储氢层层叠设置于所述负载膜片上，所述储氢层中包括用于储存氢气的储氢材料。
[0007]在本公开的一些实施例中，所述负载膜片的表面上具有凹凸状的起伏结构。
[0008]在本公开的一些实施例中，所述储氢材料包括储氢合金，所述储氢合金中包括镁、镍、钛、钒、铁和锰中的一种或多种。
[0009]在本公开的一些实施例中，所述负载膜片的材料包括聚合物材料。
[0010]在本公开的一些实施例中，所述负载膜片的厚度为1μm~100μm。
[0011]在本公开的一些实施例中，所述储氢层的厚度为1nm~5000nm。
[0012]在本公开的一些实施例中，所述负载膜片的相对两侧表面上均设置有所述储氢层。
[0013]进一步地，根据本公开的一些实施例，还提供了一种上述储氢复合卷材的制备方法，其包括如下步骤：提供具有所述卷绕起始端和所述负载膜片的所述衬底；在所述衬底上沉积储氢材料，以形成所述储氢层；
沿所述卷绕起始端开始卷绕所述负载膜片，以使得所述负载膜片形成围绕所述卷绕起始端的多层卷曲状结构。
[0014]在本公开的一些实施例中，在所述衬底上沉积储氢材料包括：将所述负载膜片置于沉积腔室中，控制所述负载膜片的温度为25℃~380℃，通过磁控溅射或蒸镀的方式于所述负载膜片的表面沉积所述储氢材料。
[0015]在本公开的一些实施例中，在于所述负载膜片的表面沉积所述储氢材料的过程中，使所述负载膜片逐渐通过所述储氢材料的沉积区域；以及，在移动所述负载膜片的过程中使已经沉积有所述储氢材料的所述负载膜片沿所述卷绕起始端进行卷绕。
[0016]在本公开的一些实施例中，在所述衬底上沉积储氢材料之前还包括：对所述衬底进行粗化处理以在所述衬底的表面形成凹凸状的起伏结构，其中，粗化处理的方式选自等离子体轰击、激光照射、喷砂、磨砂和压印中的一种或多种。
[0017]进一步地，根据本公开的一些实施例，还提供了一种储氢罐，其包括罐体和根据上述任一实施例所述的储氢复合卷材，所述储氢复合卷材设置于所述罐体中。
[0018]就目前的储氢方式而言，多采用在储氢罐中填充储氢材料的粉体的方式进行储氢。本公开经过研究发现，粉体状的储氢材料在储氢过程中，颗粒内部基本无法用于储氢，并且颗粒之间的相互挤压和附着也限制了其对于氢气的有效吸收面积，这都限制了其储氢容量的进一步提高。并且这种方式还存在吸收氢气和释放氢气的速度明显较慢的缺点。
[0019]本公开提供的储氢复合卷材采用具有卷绕结构的衬底以及位于衬底上的储氢层，储氢层中包括用于储存氢气的储氢材料。通过将储氢层以层状的方式设置于卷绕结构的衬底上，使得储氢层同样具有卷绕结构。相对于传统技术中的在储氢罐中装填粉体颗粒的方式，卷绕结构的储氢层具有更高的有效吸附面积，因此具有更高的储氢容量；卷绕结构中存在的空隙也适当降低了储氢材料的用量以及质量，因此还具有较低的质量。并且，卷绕结构的储氢层还具有更快的氢气吸收速度以及氢气释放速度。另外，卷绕结构采用负载膜片和储氢层层叠的结构，多层卷曲的负载膜片具有缓冲作用，能够降低该储氢复合卷材在发生意外事故时的冲击强度，提高其安全性。
附图说明
[0020]图1示出了本公开提供的一种储氢复合卷材的截面结构示意图；图2示出了图1中的储氢复合卷材铺平后的其中一种表面结构；图3示出了图1中的储氢复合卷材铺平后的另一种表面结构；图4示出了本公开提供的一种储氢复合卷材的制备方法的步骤示意图；图5示出了一种于负载膜片上沉积储氢材料的制备过程示意图；其中，各附图标记及其含义如下：100、负载膜片；101、卷绕起始端；110、储氢层；200、靶材；300、卷绕辊。
具体实施方式
[0021]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻
全面。
[0022]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合，本文所使用的“多”包括两个或两个以上的项目。
[0023]在本专利技术中，如果没有相反的说明，组合物中各组分的份数之和可以为100重量份。如果没有特别指出，本专利技术的百分数(包括重量百分数)的基准都是组合物的总重量，另，本文中的“wt%”表示质量百分数，“at%”表示原子百分数。
[0024]在本文中，除非另有说明，各个反应步骤可以按照文中顺序进行，也可以不按文中顺序进行。例如，各个反应步骤之间可以包含其他步骤，而且反应步骤之间也可以适当调换顺序。这是技术人员根据常规知识和经验可以确定的。优选地，本文中的反应方法是顺序进行的。
[0025]本公开提供了一种储氢复合卷材，该储氢复合卷材包括衬底以及储氢层，所述衬底具有卷绕起始端以及与所述卷绕起始端相连接的负载膜片，所述负载膜片呈围绕所述卷绕起始端的多层卷曲状结构，所述储氢层层叠设置于所述负载膜片上，所述储氢层中包括用于储存氢气的储氢材料。
[0026]本文中的储氢材料指的是能够储存氢气以及释放氢气的材料。储氢材料可以通过物理吸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储氢复合卷材，其特征在于，包括衬底以及储氢层，所述衬底包括卷绕起始端以及与所述卷绕起始端相连接的负载膜片，所述负载膜片呈围绕所述卷绕起始端的多层卷曲状结构，所述储氢层层叠设置于所述负载膜片上，所述储氢层中包括用于储存氢气的储氢材料。2.根据权利要求1所述的储氢复合卷材，其特征在于，所述负载膜片的表面上具有凹凸状的起伏结构。3.根据权利要求1所述的储氢复合卷材，其特征在于，所述储氢材料包括储氢合金，所述储氢合金中包括镁、镍、钛、钒、铁和锰中的一种或多种；和/或，所述负载膜片的材料包括聚合物材料。4.根据权利要求1~3任一项所述的储氢复合卷材，其特征在于，所述负载膜片的厚度为1μm~100μm；和/或，所述储氢层的厚度为1nm~5000nm。5.根据权利要求1~3任一项所述的储氢复合卷材，其特征在于，所述负载膜片的相对两侧表面上均设置有所述储氢层。6.一种制备如权利要求1~5任一项所述的储氢复合卷材的方法，其特征在于，包括如下步骤：提供具有所述卷绕起始端和所述负载膜片的所述衬底；在所述衬底上沉积储氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：王荣福，易典，袁昌理，
申请(专利权)人：深圳市汉嵙新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：