CN112373915A - 一种改进型的储氢罐结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进型的储氢罐结构，包括罐体、氢供排歧管、加热器、储氢器、不透氢涂层、多孔材料、施加层以及支管，罐体的内部设置有氢供排歧管，氢供排歧管的顶部设置有支管，氢供排歧管的内部设置有施加层，加热器设置于施加层的顶部。通过设置氢供排歧管、加热器、储氢器、施加层以及毛细管组件，该装置满足加氢和储氢的高安全性要求，罐体不处于高压状态，降压和释放氢气的可能性最小化，加油过程在低温下进行，储罐中氢的重量超过百分之六，广泛应用于化学，运输工程和其他行业，且在毛细管组件的***或单独的部分周围制作直径较小的毛细管束时，毛细管束壁上的应力会降低，即外壁免于高氢气压力，进一步提高了罐体的安全性。

Description

一种改进型的储氢罐结构

技术领域

本发明涉及氢能技术领域，具体为一种改进型的储氢罐结构。

背景技术

氢是一种化学元素，元素符号H，在元素周期表中位于第一位，氢通常的单质形态是氢气，无色无味无臭，是一种极易燃烧的由双原子分子组成的气体，氢气是最轻的气体，医学上用氢气来治疗疾病。

现有技术中，常规的改进型的储氢罐结构包括密封的外壳，工业管道，内部热交换表面和储氢器填料，该储氢器填料是金属间化合物，其缺点是氢的吸收和释放具有显着的热效应，此外，氢的重量含量低至百分之四点五，使用效果不理想。

发明内容

本发明提供了一种改进型的储氢罐结构，具备不处于压力之下，且该装置的温度是在低温下进行的，最高可达二百五十度，同时氢气的重量含量却超过百分之六充氢时间长达十分钟的优点，以解决常规的改进型的储氢罐结构氢的吸收和释放具有显着的热效应以及氢的重量含量低至百分之四点五的问题。

为实现不处于压力之下，且该装置的温度是在低温下进行的，最高可达二百五十度，同时氢气的重量含量却超过百分之六充氢时间长达十分钟的目的，本发明提供如下技术方案：一种改进型的储氢罐结构，包括罐体、氢供排歧管、加热器、储氢器、不透氢涂层、多孔材料、施加层以及支管，所述罐体的内部设置有氢供排歧管，所述氢供排歧管的顶部设置有支管，所述氢供排歧管的内部设置有施加层，所述加热器设置于施加层的顶部，所述储氢器设置于施加层的底部，所述储氢器的内部设置有多孔材料。

作为本发明的一种优选技术方案，所述储氢器的内壁喷涂有不透氢涂层。

作为本发明的一种优选技术方案，所述多孔材料为泡沫镍或聚合物泡沫。

作为本发明的一种优选技术方案，所述不透氢涂层为合金层或陶瓷层中任意一种。

作为本发明的一种优选技术方案，所述氢供排歧管的顶部贯穿罐体并延伸至罐体的外部。

作为本发明的一种优选技术方案，所述施加层为锡合金或聚合物层。

与现有技术相比，本发明提供了一种改进型的储氢罐结构，具备以下有益效果：

该改进型的储氢罐结构，通过设置氢供排歧管、加热器、储氢器、施加层以及毛细管组件，该装置满足加氢和储氢的高安全性要求，罐体不处于高压状态，降压和释放氢气的可能性最小化，加油过程在低温下进行，储罐中氢的重量超过百分之六，广泛应用于化学，运输工程和其他行业，且在毛细管组件的***或单独的部分周围制作直径较小的毛细管束时，毛细管束壁上的应力会降低，即外壁免于高氢气压力，进一步提高了罐体的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一种改进型的储氢罐结构的结构示意图；

图2为本发明一种改进型的储氢罐结构的结构剖面图；

图3为本发明一种改进型的储氢罐结构的毛细管组件结构剖面图；

图4为本发明一种改进型的储氢罐结构的毛细管组件结构侧视图；

图5为本发明一种改进型的储氢罐结构的毛细管束结构俯剖图。

图中：1、罐体；2、氢供排歧管；3、加热器；4、储氢器；5、不透氢涂层；6、多孔材料；7、施加层；8、支管；9、毛细管组件；10、毛细管束；11、母线。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例一：

请参阅图1-2，本发明公开了一种改进型的储氢罐结构，包括罐体1、氢供排歧管2、加热器3、储氢器4、不透氢涂层5、多孔材料6、施加层7以及支管8，所述罐体1的内部设置有氢供排歧管2，所述氢供排歧管2的顶部设置有支管8，所述氢供排歧管2的内部设置有施加层7，所述加热器3设置于施加层7的顶部，所述储氢器4设置于施加层7的底部，所述储氢器4的内部设置有多孔材料6,所述储氢器4的内壁喷涂有不透氢涂层5，所述多孔材料6为泡沫镍或聚合物泡沫，所述不透氢涂层5为合金层，所述氢供排歧管2的顶部贯穿罐体1并延伸至罐体1的外部，所述施加层7为锡合金或聚合物层，超压的氢气通过支管8供应到氢供排歧管2，在施加层7的情况下，该层在预定的100-250°的工作温度下调节氢从储氢量高的材料到储氢器4的供应和释放，加热器3被打开，施加层7加热，氢扩散通过氢并填充储氢器4。

如果多孔材料6由泡沫镍或泡沫聚合物制成，则必须在工作温度下用不透氢涂层5密封，未与氢供排歧管2连接且未被施加层7覆盖的整个表面，不透氢涂层5为合金层，它们的氢渗透率等于玻璃至10-16cm/(s·at1/2)，铬镍钢高达10-18cm2,在这种情况下，处于工作压力下的氢气会充满储氢器4的整个容积，并且该装置不会处于压力下。

实施例二：

请参阅图1-2，本发明公开了一种改进型的储氢罐结构，包括罐体1、氢供排歧管2、加热器3、储氢器4、不透氢涂层5、多孔材料6、施加层7以及支管8，所述罐体1的内部设置有氢供排歧管2，所述氢供排歧管2的顶部设置有支管8，所述氢供排歧管2的内部设置有施加层7，所述加热器3设置于施加层7的顶部，所述储氢器4设置于施加层7的底部，所述储氢器4的内部设置有多孔材料6,所述储氢器4的内壁喷涂有不透氢涂层5，所述多孔材料6为泡沫镍或聚合物泡沫，所述不透氢涂层5为陶瓷层，所述氢供排歧管2的顶部贯穿罐体1并延伸至罐体1的外部，所述施加层7为锡合金或聚合物层，超压的氢气通过支管8供应到氢供排歧管2，在施加层7的情况下，该层在预定的100-250°的工作温度下调节氢从储氢量高的材料到储氢器4的供应和释放，加热器3被打开，施加层7加热，氢扩散通过氢并填充储氢器4。

如果多孔材料6由泡沫镍或泡沫聚合物制成，则必须在工作温度下用不透氢涂层5密封，未与氢供排歧管2连接且未被施加层7覆盖的整个表面，不透氢涂层5为陶瓷层，它们的氢渗透率等于玻璃至10-16cm/(s·at1/2)，铬镍钢高达10-18cm2,在这种情况下，处于工作压力下的氢气会充满储氢器4的整个容积，并且该装置不会处于压力下。

实施例三：请参阅图3-5，包括毛细管组件9，所述施加层7的底部设置有毛细管组件9，所述毛细管组件9包括毛细管束10以及母线11，且毛细管组件9的内壁喷涂有不透氢涂层5，毛细管组件9由不同直径的毛细管束10制成，外部毛细管束10的直径小于内部毛细管束10的直径，其由不同直径的空心毛细管束10组成并且沿着母线11互连，毛细管束10可以被胶粘(对于聚合物毛细管束10而言)或通过扩散焊接而连接(对于金属毛细管束10而言)，当在储氢器4的***(或单独的部分)周围制作直径较小的毛细管束10时，毛细管束10壁上的应力会降低，即外壁免于高氢气压力，进一步提高了罐体1的安全性。

当毛细管组件9替换储氢器4时，则氢气通过其***氢供排歧管2中的开口端填充毛细管束10的内部空间，参阅图三和图四，在这种情况下，施加层7被施加到毛细管束10的端面上，施加层7调节氢的供应和释放，在该层的水平上，针对每个部分分别设置加热器3，在填充过程完成之后，关闭加热器3，冷却施加层7并将氢气锁定在毛细管组件9中，氢供排歧管2中的压力被释放，为了从毛细管组件9中抽出氢气，打开加热器3，并通过调节加热器3的温度，从而调节施加层7的温度，来控制氢供排歧管2中用于供给和排出氢气的压力。

施加层7除了改变温度，还可以使用超声、高频场、微波、电势和其他影响。

将超压的氢气供应到氢供排歧管2以供氢气的供应和排出，当达到所需的过压并在多孔材料6或毛细管束10中产生该压力时，打开加热器3，使颗粒熔化，施加层7覆盖多孔材料6或毛细管束10面向氢供排歧管2的表面，然后关闭加热器3，施加层7冷却并密封多孔材料6或毛细管束10，氢供排歧管2中的压力被释放，该装置中充满了氢气，在这种情况，罐体1也不处于压力下，并且填充过程在40-250°的温度下进行。

为了从储氢器4或毛细管组件9中抽出氢气，打开加热器3，使施加层7熔化并通过氢气的超压而从多孔材料6或毛细管束10的表层置换，氢气进入氢供排歧管2，并通过支管8到达用户，为了平稳地控制压力，储氢器4或毛细管组件9可以制成单独的密封部分的形式，每个密封部分连接到其自己的加热器3。

综上所述，该改进型的储氢罐结构，通过设置氢供排歧管2、加热器3、储氢器4、施加层7以及毛细管组件9，该装置满足加氢和储氢的高安全性要求，罐体1不处于高压状态，降压和释放氢气的可能性最小化，加油过程在低温下进行，储罐中氢的重量超过百分之六，广泛应用于化学，运输工程和其他行业，且在毛细管组件9的***或单独的部分周围制作直径较小的毛细管束10时，毛细管束10壁上的应力会降低，即外壁免于高氢气压力，进一步提高了罐体1的安全性。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种改进型的储氢罐结构，包括罐体(1)、氢供排歧管(2)、加热器(3)、储氢器(4)、不透氢涂层(5)、多孔材料(6)、施加层(7)以及支管(8)，其特征在于：所述罐体(1)的内部设置有氢供排歧管(2)，所述氢供排歧管(2)的顶部设置有支管(8)，所述氢供排歧管(2)的内部设置有施加层(7)，所述加热器(3)设置于施加层(7)的顶部，所述储氢器(4)设置于施加层(7)的底部，所述储氢器(4)的内部设置有多孔材料(6)。

2.根据权利要求1所述的一种改进型的储氢罐结构，其特征在于：所述储氢器(4)的内壁喷涂有不透氢涂层(5)。

3.根据权利要求1所述的一种改进型的储氢罐结构，其特征在于：所述多孔材料(6)为泡沫镍或聚合物泡沫。

4.根据权利要求2所述的一种改进型的储氢罐结构，其特征在于：所述不透氢涂层(5)为合金层或陶瓷层中任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种改进型的储氢罐结构，其特征在于：所述氢供排歧管(2)的顶部贯穿罐体(1)并延伸至罐体(1)的外部。

6.根据权利要求1所述的一种改进型的储氢罐结构，其特征在于：所述施加层(7)为锡合金或聚合物层。

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