[发明专利]基于金属储氢原理的储氢罐

说明书

技术领域

本发明涉及一种储氢罐，尤其涉及一种安全性好，储氢密度高的基于金属储氢原理的储氢罐。

背景技术

随着石油，天然气等传统能源的开发使用，由此带来的环境污染也是日益严重，同时由于石油，天然气等传统能源的存贮是有限的，因此新型能源的开发及应用是全人类所面临的一个课题。氢气作为自然界中最普遍的元素，资源可以说无穷无尽，它具有热值高，无污染等优点。氢的储存是氢能利用的重要环节，现有的储氢方法一般分为气态储氢和液态储氢，气态储氢是将氢气贮存在高压钢瓶内，储氢密度低且安全性差；而液态储氢一般应用于航空航天等重大项目中，由于氢气需要冷却至-253℃左右才能液化，能耗高，同时对储罐的绝热性能要求更高，上述问题都制约了氢能的广泛应用。随着储氢合金的应用，氢气即可以以原子或氢化物的形式储存在储氢合金内，具有储氢密度高，储存容器的耐高压和绝热性能要求相对较低，安全性好等优点成为氢气储存的一种潜在的理想方式。

发明内容

本发明主要是提供了一种安全性好，储氢密度高的基于金属储氢原理的储氢罐，解决了现有技术中存在的氢储存安全性差，能耗大，储氢密度低等技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于金属储氢原理的储氢罐，包括压力储罐及设于压力储罐上的氢气输入口和氢气输出口，在氢气输入口上设有输入端控制阀，氢气输出口上设有输出端控制阀，在所述压力储罐内填充有若干粉末状的储氢合金，在储氢合金内埋设有若干条加热管束，所述加热管束穿插固定在翅片组上并与压力储罐外的电加热器电源相连，在对应于加热管束周边的翅片组上设有冷却水管，所述冷却水管的两端延伸至压力储罐外与冷却水系统相连，所述电加热器电源、输入端控制阀及输出端控制阀连接在控制系统上。装置利用储氢合金的储氢原理，即氢气可以以原子或氢化物的形式储存在储氢合金内，将粉末状的储氢合金存贮在一个密闭的压力储罐内，在储氢合金内埋设加热管束，加热管束的周围又设置若干冷却水管，为了提高传热效率及固定加热管束和冷却水管，二者均穿插固定在翅片组上，由于储氢合金吸氢时，由于反应会放热，冷却水用于储氢合金吸氢放热时降温，储氢合金逆向释放氢气时开启电加热器电源对加热管束加热，且加热和冷却过程通过控制系统自动控制，相对传统的液态储氢和气态储氢方法稳定性和安全性更好，储氢密度更高。

作为优选，所述翅片组包括若干个等距排列的翅片，所述翅片的形状与压力储罐的横截面形状一致并沿压力储罐的轴线方向水平排列，所述加热管束垂直穿插在翅片上并沿翅片表面均布。确保储氢合金加热及冷却均匀。

作为优选，所述冷却水管为一体式连接，所述冷却水管在翅片组的顶面与底面间呈蛇形弯折，且冷却水管在翅片表面均布。蛇形弯折的一体式冷却水管固定方式可靠，便于安装，冷却水管在翅片表面均布时，确保翅片受热及冷却均匀，使储氢合金均匀加热及降温。

作为优选，在所述压力储罐上至少设有四个温度传感器，所述温度传感器连接在控制系统上，其中的三个温度传感器设于压力储罐上，且在储氢合金的填充高度范围内均布，另一个温度传感器安装在冷却水管的出口管路上。在压力储罐内对应于储氢合金的填充高度范围内均匀设置三个温度测点，即可通过控制系统的界面实时监视压力储罐内的温度变化，每个温度测点都会有高温报警和超高温联锁关电加热器电源的保护，中间位温度测点的温度信号进入控制系统，通过温度控制器输出控制信号给电加热器电源，并调节电加热器电源功率来达到设定的加热温度；通过在冷却水管的出口管路上设置一个温度测点，可以监控冷却水回水温度并具有温度高报警功能。

作为优选，在对应于储氢合金上方的压力储罐上设有过压排放阀和压力传感器，所述压力传感器通过控制系统与过压排放阀相连。压力储罐顶部的压力测点可通过控制系统实时监测压力储罐内的压力，压力传感器上的压力信号进入控制系统后输出信号给过压排放阀，通过调节过压排放阀的开度来保持储罐压力为设定值。且有高压报警和低压报警，及压力过高联锁和压力过低联锁，压力过高联锁会强制开启过压排放阀，同时强制关闭氢气输入口上的输入端控制阀；压力过低联锁则会强制关闭氢气输出口上的输出端控制阀和过压排放阀，在特殊情况下，也可以通过设置手动排放阀来控制压力储罐内的压力。

作为更优选，在所述压力储罐上设有安全阀，所述过压排放阀和安全阀的排放口连接在阻火器上。储罐上安装有安全阀，安全阀设定压力需根据所用储氢合金材料来确定。如果压力储罐出现超压时，安全阀会起跳将压力释放。安全阀和过压排放阀的泄压管线合并后经过阻火器后可实现氢气的安全排放。