【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储氢，具体涉及一种固体储氢设备。
技术介绍
1、氢气由于燃烧过程不释放二氧化碳等温室气体且燃烧热值高，被认为是最为清洁高效的能源之一。氢气的利用离不开氢气的存储，目前储氢一般有气态储氢、液态储氢、固态储氢三种方式。固态储氢是将氢气存储在固体储氢合金材料(如稀土类化合物(lani5)等)晶格中，并在一定的温度和压力条件下通过改变温度和气压实现物理可逆的加氢和放氢过程。相比气态储氢和液态储氢，固态储氢过程不需要消耗过多的能量，具有体积储氢密度较大、安全高效、放氢速率平稳等优点，已成为前景较好的储氢技术。
2、由于固体储氢材料通常在吸收氢气时体积会膨胀、释放氢气时体积收缩，另外在吸收氢气时会放出大量热量、释放氢气时需要补充大量热量，并且温度对储氢材料的吸放氢速率影响较大，因此，为保证储氢材料的长期使用和吸放氢的快速高效进行，必须同时处理好吸放氢过程中热量和体积的变化，设计出具有高效换热性能、具有体积补偿的储氢装置。否则，固体储氢的吸放氢效率会降低，而且随着充放氢循环的进行，固体储氢合金材料膨胀、挤压将导致晶格发生变形，其容量将迅速衰减。另外，固体储氢材料膨胀导致储存外壳承受较大的应力，存在鼓包、破裂的风险。解决固体储氢吸放氢过程中热量吸放和体积变化问题是保证较高吸放氢速率的关键，还直接影响着着储氢装置的成本和安全性。
3、专利cn117307953a公开了一种便于更换储氢材料的储放氢装置，在储氢合金充放氢能力衰退后，在整体装置不移动情况下，经由夹套入口灌入新的储氢合金来替换原来的储氢合金，操作便捷
技术实现思路
1、为了解决现有固体储氢设备存在的充放氢过程中体积膨胀的吸收效果差、无法同时解决吸收体积膨胀和热量释放等技术问题，本专利技术提供了一种固体储氢设备，解决了固体储氢过程中的体积膨胀和热量释放的问题。
2、本专利技术提供了一种固体储氢设备，包括圆筒状立式罐体、立式罐体内由上而下与立式罐体同轴设置的换热介质进口箱、氢气分配收集箱、储氢箱、换热介质出口箱；换热介质进口箱呈圆筒状，由立式罐体顶板、立式罐体筒壁和换热介质进口箱底板围成；氢气分配收集箱呈圆筒状，由换热介质进口箱底板、立式罐体筒壁和氢气分配收集箱底板围成；换热介质出口箱呈圆筒状，由换热介质出口箱顶板、立式罐体筒壁和立式罐体底板围成；储氢箱呈圆筒状，位于氢气分配收集箱底板下方，是由氢气分配收集箱底板、储氢箱筒壁和换热介质出口箱顶板围成的封闭空间；储氢箱内、换热介质出口箱顶板上与储氢箱筒体同轴设置一固定不动的圆柱形中心轴，中心轴顶端与氢气分配收集箱底板之间保留一间隙；
3、中心轴上呈十字交叉状设置有两块转动分隔板，两块转动分隔板呈合页式设置，均可绕中心轴转动并且彼此之间能产生相向或相背转动，二者具有小于等于中心轴高度的相同高度，具有等于储氢箱内径的相同的径向宽度，两块转动分隔板的底边处于同一水平面内；两块转动分隔板将储氢箱腔体分隔为两两对称设置的两个储氢材料存储区和两个非储氢材料存储区，储氢材料存储区内装填有固体储氢材料，储氢材料存储区内靠近每块转动分隔板的储氢箱内壁上均设有转动起点限位块，非储氢材料存储区内在两块转动分隔板之间设置有撑开两块转动分隔板的弹性元件，弹性元件随两块转动分隔板相向或相背的转动产生相应的压缩或伸张形变；
4、每个储氢材料存储区对应的氢气分配收集箱底板上均设有储氢材料进口管，储氢材料进口管穿过氢气分配收集箱和换热介质进口箱箱体伸至立式罐体顶板外；每个储氢材料存储区对应的换热介质出口箱顶板上均设有储氢材料出口管，储氢材料出口管穿过换热介质出口箱箱体伸至立式罐体底板外；
5、氢气分配收集箱上设有氢气进口和氢气出口，每个储氢材料存储区对应的氢气分配收集箱底板上开设有与储氢箱连通的氢气通道孔；
6、换热介质进口箱底板和换热介质出口箱顶板位于储氢材料储存区内的部分设置彼此对应的开孔，孔内安装换热管，换热管穿过氢气分配收集箱箱体沿储氢箱轴向贯穿储氢箱并埋于固体储氢材料中，换热介质进口箱和换热介质出口箱通过换热管相连通；换热介质进口箱上设有换热介质进口，换热介质出口箱上设有换热介质出口；换热介质进口、换热介质进口箱、换热管、换热介质出口箱和换热介质出口组成封闭连通的腔体，供换热介质将热量从储氢材料存储区内填充的固体储氢材料撤出或将热量补充给固体储氢材料；
7、氢气分配收集箱与换热介质进口箱和换热介质出口箱均不连通，储氢箱与换热介质进口箱和换热介质出口箱均不连通。
8、作为改进，所述氢气通道孔上设有向下延伸的氢气分布收集管，氢气分布收集管伸至储氢箱的储氢材料存储区内部并埋于固体储氢材料中，埋于固体储氢材料中的氢气分布收集管管腔壁上设有氢气孔，氢气孔的直径小于固体储氢材料的最小粒径，氢气分配收集箱通过氢气分布收集管和氢气孔与储氢箱相连通。
9、所述氢气分布收集管在储氢箱的储氢材料存储区的横截面上以环形、正三角形、或正四边形排布，氢气分布收集管直径宜为19～60mm。当氢气分布收集管以环形均布时，管与管在圆周方向的间隔宜为30～80mm，在径向方向的间隔宜为40～60mm。当氢气分布收集管以正三角形均布时，正三角形边长宜为20～60mm；当氢气分布收集管以正四边形均布时，正四边形边长宜为20～100mm。氢气分布收集管位于储氢箱内的高度宜为储氢箱高度的80～95％。氢气分布收集管管壁上沿圆周可开设一层或多层氢气孔，每层氢气孔的数量一般为2～6个，层与层之间的间距宜为50～150mm。氢气分布收集管可以更好在储氢箱轴线上将氢气导入和引出储氢箱。
10、所述两块转动分隔板的转动轴线处设置为套筒，套筒的高度小于转动分隔板的高度，套筒的一端与转动分隔板的一个边平齐，转动分隔板转动轴线上未设套筒之处保留一宽度等于套筒外径的转动间隙，两块转动分隔板的套筒高度之和等于转动分隔板的高度，两块转动分隔板呈十字相扣状通过套筒套装于中心轴上，每块转动分隔板的转动间隙与另一块转动分隔板的套筒外壁接触处设置有转动密封；所述转动密封可以为填料密封，以避免固体储氢材料进入非储氢材料存储区内。
11、所述弹性元件均为常规弹性元件。弹性元件可以为扭转弹簧、弹片等。弹性元件通常具有转动轴心和张开的两个呈一定角度的支撑臂，转动轴心与两个支撑臂固定连接。对于扭转弹簧而言，其转动轴心就是扭转弹簧的轴线；对于人字形弹片而言，其转动轴心就是两个支撑臂的连接处；对于鱼尾式弹片，其转动轴心就是顶端开口、截面呈三角形的弹片底边的中心线。在初始安装时，宜借助转动起点限位块，使得弹性元件保持一定的压缩变形，这样的好处是当固体储氢材本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种固体储氢设备，其特征在于：包括圆筒状立式罐体、立式罐体内由上而下与立式罐体同轴设置的换热介质进口箱、氢气分配收集箱、储氢箱、换热介质出口箱；换热介质进口箱呈圆筒状，由立式罐体顶板、立式罐体筒壁和换热介质进口箱底板围成；氢气分配收集箱呈圆筒状，由换热介质进口箱底板、立式罐体筒壁和氢气分配收集箱底板围成；换热介质出口箱呈圆筒状，由换热介质出口箱顶板、立式罐体筒壁和立式罐体底板围成；储氢箱呈圆筒状，位于氢气分配收集箱底板下方，是由氢气分配收集箱底板、储氢箱筒壁和换热介质出口箱顶板围成的封闭空间；储氢箱内、换热介质出口箱顶板上与储氢箱筒体同轴设置一固定不动的圆柱形中心轴，中心轴顶端与氢气分配收集箱底板之间保留一间隙；
2.根据权利要求1所述的固体储氢设备，其特征在于：所述储氢材料出口管内设置有储氢材料出口塞堵。
3.根据权利要求2所述的固体储氢设备，其特征在于：所述储氢材料出口塞堵包括挡板、填料密封、挡筒和把手；挡筒为一圆筒，挡筒外径小于储氢材料出口管内径，挡筒一端用挡板封闭，挡筒另一端敞口，挡板端插入储氢材料出口管内部，阻止固体储氢材料在非卸料时进入储氢
4.根据权利要求3所述的固体储氢设备，其特征在于：所述挡筒敞口端端部设置有安装环，安装环为圆环，套装在挡筒外，在安装环上开圆孔，储氢材料出口管上相同位置处开螺纹孔，以便用螺钉将安装环固定在储氢材料出口管上。
5.根据权利要求1所述的固体储氢设备，其特征在于：所述氢气通道孔上设有向下延伸的氢气分布收集管，氢气分布收集管伸至储氢箱的储氢材料存储区内部并埋于固体储氢材料中，埋于固体储氢材料中的氢气分布收集管管腔壁上设有氢气孔，氢气孔的直径小于固体储氢材料的最小粒径，氢气分配收集箱通过氢气分布收集管和氢气孔与储氢箱相连通。
6.根据权利要求5所述的固体储氢设备，其特征在于：所述氢气分布收集管管壁上沿圆周开设一层或多层氢气孔。
7.根据权利要求1所述的固体储氢设备，其特征在于：所述两块转动分隔板的转动轴线处设置为套筒，套筒的高度小于转动分隔板的高度，套筒的一端与转动分隔板的一个边平齐，转动分隔板转动轴线上未设套筒之处保留一宽度等于套筒外径的转动间隙，两块转动分隔板的套筒高度之和等于转动分隔板的高度，两块转动分隔板呈十字相扣状通过套筒套装于中心轴上。
8.根据权利要求7所述的固体储氢设备，其特征在于：所述每块转动分隔板的转动间隙与另一块转动分隔板的套筒外壁接触处设置有转动密封。
9.根据权利要求1所述的固体储氢设备，其特征在于：所述弹性元件为扭转弹簧、人字形弹片或鱼尾式弹片。
10.根据权利要求9所述的固体储氢设备，其特征在于：所述鱼尾式弹片为三角形弹片和推动杆的组合结构，三角形弹片呈上部断开、下部连接的三角形结构，三角形弹片外侧设置为推动杆，推动杆一端与三角形的小端固定连接，另一端延长并伸出三角形弹片的大端并分别与两块转动分隔板固定连接。
11.根据权利要求1所述的固体储氢设备，其特征在于：所述换热介质出口箱顶板上方设置圆柱形弹簧轴，所述弹性元件为扭转弹簧，扭转弹簧套装在弹簧轴上进行固定。
12.根据权利要求1所述的固体储氢设备，其特征在于：所述每块转动分隔板与储氢箱内壁接触处、以及与换热介质出口箱顶板上部接触处均设置转动密封。
13.根据权利要求1所述的固体储氢设备，其特征在于：所述储氢材料进口管下端伸入储氢箱内部的位置低于转动分隔板顶端的位置。
14.根据权利要求1所述的固体储氢设备，其特征在于：所述在非储氢材料存储区内靠近每块转动分隔板对应的转动起点限位块的一定范围内的储氢箱内壁上设置有与每块转动分隔板对应的转动终点限位块，确保每块转动分隔板只能在与其对应的转动起点限位块和转动终点限位块对应的角度内转动。
15.根据权利要求1所述的固体储氢设备，其特征在于：所述两块转动分隔板上均开有连通孔，连通孔直径小于固体储氢材料的最小粒径，以使得氢气可以在非储氢材料存储区和储氢材料存储区之间流通。
16.根据权利要求15所述的固体储氢设备，其特征在于：所述连通孔上设置过滤网以避免破碎的细小固体储氢材料颗粒从连通孔进入非储氢材料存储区，过滤网的孔径小于固体储氢材料的最小粒径，过滤网设置在位于非储氢材料存储区内的转动分隔板的一侧。
17.根据权利要求1所述的固体储氢设备，其特征在于：所述两块转动分隔板用三角形筛网或V型筛网制成，三...
【技术特征摘要】
1.一种固体储氢设备，其特征在于：包括圆筒状立式罐体、立式罐体内由上而下与立式罐体同轴设置的换热介质进口箱、氢气分配收集箱、储氢箱、换热介质出口箱；换热介质进口箱呈圆筒状，由立式罐体顶板、立式罐体筒壁和换热介质进口箱底板围成；氢气分配收集箱呈圆筒状，由换热介质进口箱底板、立式罐体筒壁和氢气分配收集箱底板围成；换热介质出口箱呈圆筒状，由换热介质出口箱顶板、立式罐体筒壁和立式罐体底板围成；储氢箱呈圆筒状，位于氢气分配收集箱底板下方，是由氢气分配收集箱底板、储氢箱筒壁和换热介质出口箱顶板围成的封闭空间；储氢箱内、换热介质出口箱顶板上与储氢箱筒体同轴设置一固定不动的圆柱形中心轴，中心轴顶端与氢气分配收集箱底板之间保留一间隙；
2.根据权利要求1所述的固体储氢设备，其特征在于：所述储氢材料出口管内设置有储氢材料出口塞堵。
3.根据权利要求2所述的固体储氢设备，其特征在于：所述储氢材料出口塞堵包括挡板、填料密封、挡筒和把手；挡筒为一圆筒，挡筒外径小于储氢材料出口管内径，挡筒一端用挡板封闭，挡筒另一端敞口，挡板端插入储氢材料出口管内部，阻止固体储氢材料在非卸料时进入储氢材料出口管；敞口端设置把手，把手为圆钢或角钢，以便安装和取出储氢材料出口塞堵；储氢材料出口管和储氢材料出口塞堵之间的空隙设置填料密封，以阻止固体储氢材料进入二者之间的空隙。
4.根据权利要求3所述的固体储氢设备，其特征在于：所述挡筒敞口端端部设置有安装环，安装环为圆环，套装在挡筒外，在安装环上开圆孔，储氢材料出口管上相同位置处开螺纹孔，以便用螺钉将安装环固定在储氢材料出口管上。
5.根据权利要求1所述的固体储氢设备，其特征在于：所述氢气通道孔上设有向下延伸的氢气分布收集管，氢气分布收集管伸至储氢箱的储氢材料存储区内部并埋于固体储氢材料中，埋于固体储氢材料中的氢气分布收集管管腔壁上设有氢气孔，氢气孔的直径小于固体储氢材料的最小粒径，氢气分配收集箱通过氢气分布收集管和氢气孔与储氢箱相连通。
6.根据权利要求5所述的固体储氢设备，其特征在于：所述氢气分布收集管管壁上沿圆周开设一层或多层氢气孔。
7.根据权利要求1所述的固体储氢设备，其特征在于：所述两块转动分隔板的转动轴线处设置为套筒，套筒的高度小于转动分隔板的高度，套筒的一端与转动分隔板的一个边平齐，转动分隔板转动轴线上未设套筒之处保留一宽度等于套筒外径的转动间隙，两块转动分隔板的套筒高度之和等于转动分隔板的高度，两块转动分隔板呈十字相扣状通过套筒套装于中心轴上。
8.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓矛，
申请(专利权)人：中石化广州工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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