[发明专利]复合储氢材料及与其相关的方法

说明书

发明的优先权

该非临时申请根据U.S.C 35第119(e)条，要求2005年4月22日提交的美国临时专利申请60/673,859的优先权，该申请通过引证的方式纳入本说明书。

技术领域

本发明的实施方案涉及一种复合储氢材料。具体地说，本发明的实施方案涉及一种用于吸留和解吸氢的复合储氢材料。

背景技术

一般地，氢可以金属氢化物粉末的形式储存。在氢化/脱氢循环中，应变行为使颗粒床变得不稳定，导致颗粒床的沉降和压实。由于重复的循环，粉末状颗粒的三维空间关系不断改变，使得应变不断增加。当使用金属氢化物粉末时，低效的热传递会妨碍氢化/脱氢循环的速率和效率。

当使用常规的金属氢化物粉末时，由于许多材料是自燃的，或一旦与氢接触即变成自燃的，所以会产生安全和处理方面的问题。此外，粉末可能被吹入氢气流，这将需要进行复杂的过滤，并在燃料系统中引入一个压力降。

氢化/脱氢过程中，储存介质上产生应变使其在注入时膨胀，释放时收缩。这种应变可能非常大，其常通过设计一个具有可容纳应变的膨胀空间的氢化物储存容器来解决。但是，颗粒床的不稳定性引起氢化物材料的压紧、快速填满膨胀空间并使得显著的应变被施加于储存容器的壁上。因此，储存容器必须被设计成通过增加壁的厚度或开发一种内部结构的系统使床在应变产生时自“解压(unpack)”从而解决这种内部产生的机械应变。对储存容器所需的这些复杂设计显著降低了金属氢化物粉末的储氢体积密度。

氢化/脱氢化过程使粉末颗粒更紧密地堆积，因此增加了系统的紧密性。在氢化/脱氢化循环中，颗粒的三维空间关系改变，对粉末的储氢能力产生了不利的影响。

附图说明

附图不需要依照比例画出，几幅视图中相同的编号指基本相似的部件。具有不同字母后缀的相同编号代表基本相似部件的不同情形。附图以示例方式而非限制性的方式概括说明本文中论述的多种实施方案。

图1图示说明本发明的一些实施方案中制备复合储氢材料的方法的流程框图。

图2图示说明本发明的一些实施方案中使用复合储氢材料吸留和解吸氢的方法的流程框图。

图3图示说明可用于本发明的一些实施方案的一种示例性金属氢化物储氢材料的氢化/脱氢循环中压力-组成-温度(PCT)的曲线图。

图4图示说明本发明的一些实施方案中使用复合储氢材料的储存容器的透视图，该储存容器与一个设备相连通。

图5图示说明本发明的一些实施方案中使用复合储氢材料的储存容器的透视图。

图6图示说明本发明的一些实施方案中使用复合储氢材料的储存容器的截面图，该复合储氢材料安置于容器的一个内壁上。

图7图示说明本发明的一些实施方案中使用复合储氢材料作为基质的储存容器的截面图，该复合储氢材料充分填充该储存容器。

图8图示说明本发明的一些实施方案中使用复合储氢材料的储存容器的截面图，该复合储氢材料在储存容器中作为多层基质。

图9图示说明本发明的一些实施方案中复合储氢材料结构的透视图。

发明内容

本发明的实施方案涉及一种包括活性材料颗粒和一种粘合剂的复合储氢材料，其中该粘合剂使活性材料颗粒充分固定以维持活性材料颗粒之间的相对空间关系。此外，实施方案还涉及一种储氢系统，该系统包括一个储存容器、一种安置于储存容器内的复合储氢材料以及至少一个用于连通外部设备的端口，其中该复合储氢材料包括活性材料颗粒和一种粘合剂，其中该粘合剂使活性材料颗粒充分固定以维持活性材料颗粒之间的相对空间关系。

本发明的实施方案涉及一种制备复合储氢材料的方法，包括：形成一种活性材料颗粒的精细粉末，将一种粘合剂与该精细粉末混合形成一种混合物并充分加热该混合物以形成一种复合储氢材料，其中所述粘合剂使活性材料颗粒充分固定以维持活性材料颗粒之间的相对空间关系。本发明的实施方案还涉及一种使用复合储氢材料的方法，该方法包括将氢吸留在复合储氢材料之上或之内以及将氢从该复合储氢材料上解吸，其中该复合储氢材料包括活性材料颗粒和一种粘合剂，其中该粘合剂使活性材料颗粒充分固定以维持活性材料颗粒之间的相对空间关系。

具体实施方式