[发明专利]金属氢化物反应器

说明书

本发明提供了一种金属氢化物反应器，包括：多层反应床，每层反应床在多层反应床的叠加方向上具有上下两层结构，其中下层为复合材料层，复合材料层含有储氢合金和/或金属氢化物；上层为导热层，导热层用于吸收储氢合金和氢气反应生成的热量或者为金属氢化物反应提供热量，其中相邻两层反应床之间设置有间隙，间隙形成供氢气输送的氢气通道。本发明的金属氢化物反应器具有多层反应床结构，并且还具有多个用于输送氢气的氢气通道，增大了氢气的流通范围，使得氢气与复合材料层中的储氢合金和/或金属氢化物接触更加充分，提高了金属氢化物的反应效率。

技术领域

本发明涉及工业换热领域，特别涉及一种金属氢化物反应器。

背景技术

一些金属具有很强的捕捉氢的能力，在一定的温度和压力条件下，这些金属能够大量吸收氢气，反应生成金属氢化物，同时放出热量。其后，这些金属氢化物如果吸收一定热量，又会分解，将储存在其中的氢释放出来。因此，金属氢化物可以被用来制冷或制热，这种利用金属与氢气反应来制冷或制热的装置就叫做金属氢化物反应器。

目前的金属氢化物反应器主要为圆柱管状反应器，该反应器的外层为金属氢化物层，中心管道流通换热介质以将反应产生的热量/冷量导出，但是，这种反应器换热介质换热面积较小，换热能力较差。另外，圆柱管状反应器还包括一种金属氢化物合金位于圆柱中心，换热介质位于金属氢化物合金外侧的反应器，这种反应器由于金属氢化物合金表面积小，无法与氢气充分接触，因此反应效率较低。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的金属氢化物反应器。

本发明一个进一步的目的是提高金属氢化物的反应效率。

本发明的另一个进一步的目的是提高换热效率。

本发明的另一个进一步的目的是使得金属氢化物的反应稳定。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种金属氢化物反应器，包括：多层反应床，每层反应床在多层反应床的叠加方向上具有上下两层结构，其中下层为复合材料层，复合材料层含有储氢合金和/或金属氢化物，储氢合金与氢气反应生成金属氢化物并放出热量，或者金属氢化物吸收热量反应生成储氢合金与氢气；上层为导热层，导热层用于吸收储氢合金和氢气反应生成的热量或者为金属氢化物反应提供热量，其中相邻两层反应床之间设置有间隙，间隙形成供氢气输送的氢气通道，间隙的至少部分边缘与金属氢化物反应器的外部连通以形成氢气进出口，氢气进出口允许外界的氢气进入间隙并与储氢合金反应，或者金属氢化物反应生成氢气由氢气进出口排出。

可选地，储氢合金和/或金属氢化物为粉末状态，以增大与氢气接触的表面积，提高反应效率。

可选地，复合材料层的主体为多孔金属，储氢合金和/或金属氢化物填充于多孔金属的孔隙内，以抑制粉末状态的储氢合金和/或金属氢化物的流动。

可选地，每层导热层内部至少设置有一条供换热介质流通的换热介质通道，换热介质由换热介质通道的通道入口进入导热层，与导热层进行热交换后，由换热介质通道的通道出口流出导热层。

可选地，换热介质通道为多条，多条换热介质通道在导热层所在平面内并排设置。

可选地，换热介质通道的横截面为三角形，以增加与导热层的换热接触面积。

可选地，换热介质为水。

可选地，每层反应床均设置有至少一条贯穿通道，贯穿通道垂直于反应床所在平面并连通与反应床相邻的两层间隙，以使得每一个氢气通道内的气压均衡。

可选地，每个导热层的上表面均设置有保温绝缘层，以防止导热层与氢气或金属氢化物反应器的外部进行换热。

可选地，每个复合材料层的下表面均设置有保护滤网，以防止储氢合金和/或金属氢化物落入氢气通道。