[发明专利]一种固态氢源反应器

说明书

本发明涉及一种双相变固态氢源反应器，采用双相变系统回收利用固态储氢化学反应中的热量，实现了固态氢源反应器在加氢、放氢过程中的热量回收与充分利用，降低了金属储氢材料的温度梯度，利用热管内装载的液气相变材料，实现加氢、放氢过程中热量自动传导，简化了系统，实现了反应器的小型化。

技术领域

本发明涉及氢动力领域，特别涉及一种固态氢源反应器。

背景技术

氢气是一种清洁能源，燃料电池将其与氧气的化学反应而产生电能，并且副产物只有水，具有零排放、效率高、启动速度快和低温运行等优点，其可以应用于汽车、航天和无人机等领域。然而，由于加氢、放氢过程中氢燃料电池的储氢系统均具有能量的施放与吸收，目前的回收技术通常集中在利用储热材料进行能量储存，但是该过程还需要利用泵对传热材料进行输送，难以实现系统小型化。

CN108426169B公开了一种基于热量自平衡型固态氢源反应器的氢动力系统，该技术虽然将吸氢反应过程的热量进行回收，已潜热的形式储存起来，但是这种方式换热效率低，吸氢反应释放的热量利用率不高。

US20120201719A1公开了一种用于储放氢和/或热量的罐，该过程是难以实现自动控制的，这是一个自然变化的过程，比如加氢放热过程中，当相变材料温度变高后，其会影响加氢效果，且加强完毕后，如果相变材料温度还处于高温状态，又会加快释氢，这是人们不想看到的。

CN2021102278488、CN2021102269898则公开了固态氢源反应器，其设置了导热介质储罐，利用温度检测装置检测温度开启与关闭阀门，实现了吸氢时高温介质不进入固态储氢罐内，脱氢时低温介质不进入此储热罐，进一步地提高了换热效率，及加氢和放氢的稳定性，然而，由于导热介质储罐的设置，影响了反应器整体体积。

由此可见，固态储氢反应器通常体积大，在实际产业应用中存在限制。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种双相变固态氢源反应器。

本发明所采用的技术方案为：所述双相变固态氢源反应器包括氢源反应器1、热管2、储热罐3，所述氢源反应器1中设置反应器导热管11，所述储热罐3内设置储热导热管31，所述反应器导热管11和储热导热管31分别和热管2连通形成密闭管路，所述氢源反应器1中设置储氢材料12，所述储热罐3内设置储热材料32；所述密闭管路内设置液气相变材料，所述液气相变材料在所述氢源反应器加氢过程中可以被加热至气化。

进一步地，所述储氢材料12内设置导热粒子，所述导热粒子为膨胀石墨、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯中的一种或多种；

进一步地，所述氢源反应器1和/或所述储热罐3外侧设置所述保温层；

进一步地，所述热管2上设置阀；

进一步地，所述氢源反应器1上设置加氢口和出氢口；

进一步地，所述热管2上设置两条支路；

进一步地，所述两条支路上均设置阀和单向阀；

进一步地，其中一条支路上设置阀一21和氢热单向阀22，另一条支路上设置阀二23和储热单向阀24；

进一步地，所述反应器导热管11和储热导热管31通过连通管路密闭连通；

进一步地，所述连通管路设置阀三4；

进一步地，加氢过程中，打开阀一21，气化后的相变材料通过氢热单向阀22进入储热导热管；

进一步地，放氢过程中，打开阀二23，气化后的相变材料通过储热单向阀24进入反应器导热管11；

进一步地，所述反应器导热管11和储热导热管31为盘管、蛇形管、异形折管中的一种或多种；