[实用新型]一种可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置

说明书

本发明涉及一种可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置，属于储氢合金装置技术领域。上述装置包括装置外壳和设置在所述装置外壳内部的热能回收室、储氢材料床体和气体室，所述热能回收室设置在所述储氢材料床体和装置外壳之间，与所述储氢材料床体紧密接触，便于热能的提供和回收；所述储氢材料床体内部填充储氢材料；所述储氢材料床体顶部连通所述气体室。本发明装置具有弱化应力分布不均、保障传热和气体流动等功能优势，而且还具有热能回收、轻质反应床的能源节约作用。

技术领域

本实用新型涉及储氢合金装置技术领域，具体提供一种可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置。

背景技术

随着社会经济的不断发展，人类对化石燃料过度使用的弊端逐渐显露，不仅导致了传统能源储量下降，而且引发了温室效应等严重的环境问题。氢能由于其热值高、来源广、无污染，在车载、储能等方面具有广阔的应用前景，逐渐成为最具有活力的研究领域之一。

现今氢气储存方式大多采用物理储氢的方式，如高压气态储氢或低温液态储氢，但储氢密度低，对容器质量有较高的要求，且存在一定的安全隐患，而化学储氢中金属氢化物储氢技术，具有储氢压力低、吸放氢过程简单、理论储氢密度高等优点，成为储氢技术的研究热点。

但是目前金属氢化物储氢技术还存在以下关键性难点：

1.金属氢化物吸氢过程中会释放大量反应热，若不及时将热量移除，将会严重影响吸氢速率，此外随着吸放氢过程中晶格膨胀/收缩，储氢合金会进一步粉化，会降低导热系数和堵塞氢气通道，故需确保储氢合金反应床内高效传质传热。

2.金属氢化物释氢过程需依靠热源提供稳定的启动热，依靠储氢合金利用氢能的同时，需要消耗大量热能，有可能造成资源浪费，成为低效率的氢能储存利用，若能利用吸氢过程中的热能来弥补释氢所需热能，将大大提高储氢合金的使用效率，故需探索循环式热源管理模式。

3.由于储氢合金粉末循环压缩效应的存在，储氢合金反应床将在局部(尾端、角端)受到极大的应力，在若干次吸放氢过程过后会导致床体塑性变形甚至产生裂纹，发生爆炸事故，故需寻找合适的基体，限制或负载储氢合金粉末，尽量减少局部堆积或壁面接触。

基于此，为了改善上述三个问题，应对吸放氢过程需释放和消耗大量反应热进行热管理措施，并弱化合金粉末堆积造成的应力分布不均现象，保障氢气通道畅通。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置，具有弱化应力分布不均、保障传热和气体流动等功能优势，而且还具有热能回收、轻质反应床的能源节约作用。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

本实用新型提供一种可进行热能回收的轻质金属氢化物混填储氢装置，包括装置外壳和设置在所述装置外壳内部的热能回收室、储氢材料床体和气体室，所述热能回收室设置在所述储氢材料床体和装置外壳之间，与所述储氢材料床体紧密接触，便于热能的提供和回收；所述储氢材料床体内部填充储氢材料；所述储氢材料床体顶部连通所述气体室。

进一步的，所述热能回收室内部装填相变材料，所述相变材料内部设置有加热装置，所述加热装置高度与所述相变材料的填装高度一致，用于均匀加热相变材料，快速启动释氢过程。

优选的，所述相变材料为NaOH、FeCl₃、NaNO₃中的一种或多种的混合物，所述相变材料粒径为60-120目。

进一步的，所述储氢材料为Mg-Ni基储氢合金和活性炭的混合物，所述Mg-Ni基储氢合金和活性炭填充质量比为6:1-3:1。

优选的，所述活性炭为稻壳制生物质活性炭，平均孔径为3.5-5.0nm，所述Mg-Ni基储氢合金目数为80-120目。