【技术实现步骤摘要】
本技术属于氢能源固态储氢，特别涉及一种金属氢化物储氢罐。
技术介绍
1、随着社会的迅速发展，人类对能源的需求日益增长。氢是宇宙中分布最广泛的物质，其构成了宇宙总质量的75％，且可再生和重复利用。氢的燃烧热值高，且燃烧产物是水，对环境零污染。因此氢能被认为是人类最理想的能源，受到了全世界的广泛关注和研究。然而，与化石能源或电力等其它非化石能源相比，氢能由于尚未有效地解决储运问题，所以其应用领域一直受到限制。因此，为了解决氢的储存痛点，开发相对安全高效的储氢技术在氢能全面发展历程中起着至关重要的作用。
2、目前，已实用化的储氢方式主要有三种：高压气态储氢、低温液态储氢以及基于储氢合金的固态储氢。固态储氢技术是利用金属氢化物储氢，其原理是氢气先在金属材料表面催化分解为氢原子，氢原子再扩散进入到材料晶格内部空隙中，以原子状态储存于金属结晶点内，形成金属氢化物，该反应过程可逆，从而实现了氢气的吸和放。与其他储氢方式相比，固态储氢技术具有体积储氢密度高、放氢纯度高、吸放氢压力低、可重复使用、安全性好等优点，是储氢技术发展的重要方向。
3、然而，目前固态储氢技术还存在以下技术难题：
4、(1)热效应问题
5、储氢合金在吸氢时会产生大量热量，放氢时需从外部吸收热量，且温度对其吸放氢速率影响很大。理想情况下，储氢合金材料一般可在3～5分钟内完成充放氢，但由于热效应的产生会直接影响吸放氢速度，所以实际中往往不能较快实现的吸放氢过程。储氢合金材料通常为粉末态，其粒径越小，吸放氢速度越快，但过细的粉末导致
6、(2)合金体积膨胀问题
7、储氢合金吸氢后，会引起晶格膨胀，放氢后，又会导致晶格收缩，反复膨胀收缩后储氢合金将发生粉化。在重力的作用下，粉化的储氢合金会逐渐沉降聚集产生自压实效应，过度聚集的储氢合金在吸氢膨胀时将造成罐体出现不可逆转的塑性变形甚至破裂，影响储氢罐的使用寿命。
技术实现思路
1、本技术的目的是为了解决现有储氢合金反应装置存在的吸放氢速率低、导热性能差、安全性差的问题，提供一种安全性高、传热效果好的金属氢化物储氢罐。
2、为了解决上述技术问题，本技术的技术方案包括：
3、一种金属氢化物储氢罐，该储氢罐包括罐体(1)、导热层(2)、储氢床体组件(3)、过滤头(4)和阀门(5)；所述罐体(1)一端设有封头，所述阀门(5)与所述罐体(1)封头固接，所述阀门(5)位于所述罐体(1)外；所述过滤头(4)与所述罐体(1)封头连接；储氢床体组件(3)具有多个，每一储氢床体组件(3)为夹心式层状结构，多个所述储氢床体组件(3)在所述罐体(1)内部叠放，储氢床体组件用于吸氢和放氢；相邻所述储氢床体组件(3)之间设有所述导热层(2)，且所述导热层(2)设置在罐体内；所述储氢床体组件(3)与罐体(1)封头之间设有气体缓冲腔。
4、在一个实施例中，所述储氢床体组件(3)包括储氢材料(302)形成的储氢材料层，储氢材料层内设有散热翅片(301)形成所述储氢床体组件(3)的夹心式层状结构。
5、在一个实施例中，所述储氢材料层包括第一储氢材料层和第二储氢材料层，所述储氢材料(302)填充到所述罐体(1)内形成第一储氢材料层，所述散热翅片(301)放置在第一储氢材料层上，且散热翅片与所述罐体(1)内侧壁连接，所述储氢材料(302)填充到所述罐体(1)内的散热翅片(301)上方形成第二储氢材料层，从而散热翅片夹设在第一储氢材料层和第二储氢材料层之间，形成夹心式结构的储氢床体组件。
6、在一个实施例中，所述储氢材料(302)包括储氢合金粉末和膨胀石墨，储氢合金粉末和膨胀石墨混合形成颗粒状的储氢材料(302)。
7、在一个实施例中，所述散热翅片(301)的厚度为0.5mm～1mm；所述散热翅片(301)上开设有多个直径为1mm～2mm的第一透气孔(304)，所述散热翅片(301)形状为折线形，在所述散热翅片(301)上方设有多个加强件，加强件的延伸方向与折线方向形成一定的角度，以保证散热翅片(301)折线结构的稳定性。
8、在一个实施例中，所述加强件是条状的薄铜板，所述薄铜板(303)与散热翅片(301)折线突出部分焊接固定。
9、在一个实施例中，所述储氢床体组件(3)的上下两侧设有所述导热层(2)，所述导热层(2)包括设置在两相邻所述储氢床体组件(3)之间的第一导热层、设置在罐体(1)底部和储氢床体组件(3)之间的第二导热层、以及设置在气体缓冲腔和储氢床体组件(3)之间的第三导热层；第一导热层包括金属圆盘(201)和设置在金属圆盘(201)上下方的膨胀石墨盘(202)，第二导热层为膨胀石墨盘(202)，第三导热层包括金属圆盘(201)和设置在金属圆盘(201)下方的膨胀石墨盘(202)；所述金属圆盘(201)的厚度为2mm～4mm，所述金属圆盘(201)上开设有多个第二透气孔(203)，多个所述第二透气孔(203)沿周向等距分布，所述第二透气孔(203)的直径为3mm～5mm。
10、在一个实施例中，所述罐体(1)为铝合金无缝管或不锈钢无缝管，所述罐体的外径为60mm～80mm，所述罐体(1)的壁厚为3mm～5mm。
11、在一个实施例中，所述过滤头(4)为粉末冶金方式加工而成的金属管状结构，所述过滤头(4)孔隙率小于2.5μm，所述过滤头(4)直径为6mm～8mm。
12、本技术的有益效果为：
13、1、本技术通过在储氢床体组件之间放置膨胀石墨盘及通过将储氢合金粉末与膨胀石墨混合，有效缓解了储氢合金粉末吸氢膨胀产生的应力集中，提高了储氢罐的安全性和使用寿命。
14、2、本技术中采用的储氢床体组件由储氢材料和散热翅片组合，并在储氢床体组件的上、下方分别设置高热导率的导热层，大大提高了储氢材料的传热性能，从而提高了储氢罐的吸/放氢性能。
15、3、本技术的金属氢化物储氢罐结构简单，可以实现大规模生产。
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1.一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，该储氢罐包括罐体(1)、导热层(2)、储氢床体组件(3)、过滤头(4)和阀门(5)；所述罐体(1)一端设有封头，所述阀门(5)与所述罐体(1)封头固接，所述阀门(5)位于所述罐体(1)外；所述过滤头(4)与所述罐体(1)封头连接；储氢床体组件具有多个，每一储氢床体组件为夹心式层状结构，多个所述储氢床体组件(3)在所述罐体(1)内部叠放，储氢床体组件用于吸氢和放氢；相邻所述储氢床体组件(3)之间设有所述导热层(2)，且所述导热层(2)设置在罐体内；所述储氢床体组件(3)与罐体(1)封头之间设有气体缓冲腔；
2.根据权利要求1所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述储氢材料层包括第一储氢材料层和第二储氢材料层，所述储氢材料(302)填充到所述罐体(1)内形成第一储氢材料层，所述散热翅片(301)放置在第一储氢材料层上，且散热翅片与所述罐体(1)内侧壁连接，所述储氢材料(302)填充到所述罐体(1)内的散热翅片(301)上方形成第二储氢材料层，从而散热翅片夹设在第一储氢材料层和第二储氢材料层之间，形成夹心式结构的储氢床体组件。>
3.根据权利要求1或2所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述储氢材料(302)包括储氢合金粉末和膨胀石墨，储氢合金粉末和膨胀石墨混合形成颗粒状的储氢材料(302)。
4.根据权利要求1或2所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述散热翅片(301)的厚度为0.5mm～1mm；所述散热翅片(301)上开设有多个直径为1mm～2mm的第一透气孔(304)。
5.根据权利要求4所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，在所述散热翅片(301)上方设有多个加强件，加强件的延伸方向与折线方向形成一定的角度，以保证散热翅片(301)折线结构的稳定性。
6.根据权利要求5所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述加强件是条状的薄铜板，薄铜板的长度方向为所述加强件的延伸方向，薄铜板的长度方向与折线方向垂直，所述薄铜板(303)与散热翅片(301)折线突出部分焊接固定。
7.根据权利要求1所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述储氢床体组件(3)的上下两侧设有所述导热层(2)，所述导热层(2)包括设置在两相邻所述储氢床体组件(3)之间的第一导热层(21)、设置在罐体(1)底部和储氢床体组件(3)之间的第二导热层(22)、以及设置在储氢床体组件(3)的靠近所述罐体的所述封头一侧的第三导热层(23)；第一导热层(21)包括金属圆盘(201)和设置在金属圆盘(201)上下方的膨胀石墨盘(202)，第二导热层(22)为膨胀石墨盘(202)，第三导热层(23)包括金属圆盘(201)和设置在金属圆盘(201)下方的膨胀石墨盘(202)；所述金属圆盘(201)的厚度为2mm～4mm，所述金属圆盘(201)上开设有多个第二透气孔(203)，多个所述第二透气孔(203)沿周向等距分布，所述第二透气孔(203)的直径为3mm～5mm。
8.根据权利要求1所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述罐体(1)为铝合金无缝管或不锈钢无缝管，所述罐体的外径为60mm～80mm，所述罐体(1)的壁厚为3mm～5mm。
9.根据权利要求1所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述过滤头(4)为粉末冶金方式加工而成的金属管状结构，所述过滤头(4)孔隙率小于2.5μm，所述过滤头(4)直径为6mm～8mm。
...【技术特征摘要】
1.一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，该储氢罐包括罐体(1)、导热层(2)、储氢床体组件(3)、过滤头(4)和阀门(5)；所述罐体(1)一端设有封头，所述阀门(5)与所述罐体(1)封头固接，所述阀门(5)位于所述罐体(1)外；所述过滤头(4)与所述罐体(1)封头连接；储氢床体组件具有多个，每一储氢床体组件为夹心式层状结构，多个所述储氢床体组件(3)在所述罐体(1)内部叠放，储氢床体组件用于吸氢和放氢；相邻所述储氢床体组件(3)之间设有所述导热层(2)，且所述导热层(2)设置在罐体内；所述储氢床体组件(3)与罐体(1)封头之间设有气体缓冲腔；
2.根据权利要求1所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述储氢材料层包括第一储氢材料层和第二储氢材料层，所述储氢材料(302)填充到所述罐体(1)内形成第一储氢材料层，所述散热翅片(301)放置在第一储氢材料层上，且散热翅片与所述罐体(1)内侧壁连接，所述储氢材料(302)填充到所述罐体(1)内的散热翅片(301)上方形成第二储氢材料层，从而散热翅片夹设在第一储氢材料层和第二储氢材料层之间，形成夹心式结构的储氢床体组件。
3.根据权利要求1或2所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述储氢材料(302)包括储氢合金粉末和膨胀石墨，储氢合金粉末和膨胀石墨混合形成颗粒状的储氢材料(302)。
4.根据权利要求1或2所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，所述散热翅片(301)的厚度为0.5mm～1mm；所述散热翅片(301)上开设有多个直径为1mm～2mm的第一透气孔(304)。
5.根据权利要求4所述的一种金属氢化物储氢罐，其特征在于，在所述散热翅片(301)上方设有多个加强...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱恒冰，范旭，闫雷，施宏翔，钟能霞，马兆伟，
申请(专利权)人：厦门圣元绿色能源有限公司，
类型：新型
国别省市：
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