一种公斤级常温固态储供氢罐

本技术涉及固态储氢领域，尤其涉及一种公斤级常温固态储供氢罐。

背景技术：

1、氢气的储存与供给是限制氢能产业应用的关键瓶颈。目前的储氢方式以高压气氢、液氢和固态氢为主。但是高压气氢和液氢均存在安全风险大、体积储氢密度不高、加压/液化能耗高等缺点，液氢同时存在易挥发难以长期存储的问题，限制了高压气氢和液氢的推广。而固态储氢是基于固态储氢材料的氢气储存技术，具有体积储氢密度高，工作温度和压力适中、氢气可长期存储、安全性高等优点，被认为是未来氢气存储的主要方式之一，尤其适合用于分布式发电、车载储氢等领域。但是由于固态储氢材料吸氢放热/放氢吸热，在吸氢时需要外部冷却，放氢时需要外部供给热量，以便实现储氢材料的快速可控吸放氢。因此，在设计固态储供氢罐时，需要设计高效的换热结构用于提升储供氢罐的吸放氢速率。现有储供氢罐多仅采用电加热或循环水换热两种方式中的一种。前者设计简单，但是在吸氢过程中无法快速使用循环水带走吸氢的热量；后者可以利用燃料电池余热水或太阳能热水器的热水加热储供氢罐，但是当燃料电池余热水或太阳能热水不足时，难以持续加热储供氢罐供氢。

2、因此，本实用新型专利开发同时具备换热介质换热和电加热功能的模块化固态储供氢罐，吸氢时可利用循环冷水降低储供氢罐的温度，放氢时可利用无需额外能耗的太阳能热水或燃料电池余热水加热储供氢罐，并辅助电加热装置，实现进而实现固态储氢系统的快速低能耗可控的吸放氢。同时，模块化的储供氢罐可通过简单的并联，即可实现储氢规模的递增。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是技术问题

2、为实现上述目的，本实用新型提供了一种公斤级常温固态储供氢罐，包括储氢罐体(1)、罐体支架(2)、换热夹层(3)、换热鳍片(4)、固态储氢材料(5)、加热套管(6)、氢气出入口(7)、粉末过滤器(8)、加料口(9)、阀门(10)；

3、所述储氢罐体(1)置于所述罐体支架(2)上；

4、所述换热夹层(3)与所述储氢罐体(1)同轴线设置，并位于所述储氢罐体(1)侧壁外部；

5、所述换热夹层(3)下部设置有换热介质入口(3.1)，上部设置有换热介质出口(3.2)；

6、所述加热套管(6)位于所述储氢罐体(1)的中心；

7、所述换热鳍片(4)位于所述加热套管(6)外部并与所述加热套管(6)接触；

8、所述加料口(9)、所述阀门(10)位于所述储氢罐体(1)顶部；

9、所述氢气出入口(7)与所述阀门(10)连接；

10、所述粉末过滤器(8)位于所述储氢罐体(1)内部，与所述氢气出入口(7)连接；

11、所述固态储氢材料(5)通过所述加料口(9)装填于所述储氢罐体(1)内，并与所述换热鳍片(4)接触。

12、进一步地，所述固态储氢材料(5)为稀土系、钛系或钒系储氢合金的中或多种。

13、进一步地，所述换热夹层(3)内壁为光滑的或螺旋线的、麻花片的。

14、进一步地，所述换热夹层(3)可以通入换热介质，所述换热介质从所述换热介质入口(3.1)流入，从所述换热介质出口(3.2)流出。

15、进一步地，所述换热介质为水或油。

16、进一步地，所述粉末过滤器(8)与所述氢气出入口(7)的下部通过焊接连接。

17、进一步地，所述粉末过滤器(8)的过滤尺寸为过滤效率为98％时所阻挡的颗粒尺寸值不大于5μm。

18、进一步地，所述换热鳍片(4)的材质为铝合金或铜合金。

19、进一步地，所述换热鳍片(4)由鳍片环(4.1)、主鳍片(4.2)和次鳍片(4.3)组成，所述主鳍片(4.2)与所述鳍片环(4.1)连接，所述次鳍片(4.3)与所述主鳍片(4.2)连接。

20、进一步地，所述鳍片环(4.1)套在所述加热套管(6)上，所述主鳍片(4.2)从所述鳍片环(4.1)上往四周延伸，所述次鳍片(4.3)从所述主鳍片(4.2)上向两侧延伸。

21、本实用新型提供了一种同时具备换热介质换热和电加热功能的模块化固态储供氢罐，吸氢时可利用循环冷水降低储供氢罐的温度，放氢时可利用无需额外能耗的太阳能热水或燃料电池余热水加热储供氢罐，并辅助电加热装置，以提供足够的热量，进而实现固态储氢系统的快速低能耗可控的吸放氢。同时，模块化的储供氢罐可通过简单的并联，即可实现储氢规模的递增。适用于分布式发电等应用场景。

22、以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

技术特征：

1.一种公斤级常温固态储供氢罐，其特征在于，包括储氢罐体(1)、罐体支架(2)、换热夹层(3)、换热鳍片(4)、固态储氢材料(5)、加热套管(6)、氢气出入口(7)、粉末过滤器(8)、加料口(9)、阀门(10)；

2.如权利要求1所述的公斤级常温固态储供氢罐，其特征在于，所述换热夹层(3)内壁为光滑的或螺旋线的、麻花片的。

3.如权利要求1所述的公斤级常温固态储供氢罐，其特征在于，所述换热夹层(3)可以通入换热介质，所述换热介质从所述换热介质入口(3.1)流入，从所述换热介质出口(3.2)流出。

4.如权利要求3所述的公斤级常温固态储供氢罐，其特征在于，所述换热介质为水或油。

5.如权利要求1所述的公斤级常温固态储供氢罐，其特征在于，所述粉末过滤器(8)与所述氢气出入口(7)的下部通过焊接连接。

6.如权利要求1所述的公斤级常温固态储供氢罐，其特征在于，所述粉末过滤器(8)的过滤尺寸为过滤效率为98％时所阻挡的颗粒尺寸值不大于5μm。

7.如权利要求1所述的公斤级常温固态储供氢罐，其特征在于，所述换热鳍片(4)的材质为铝合金或铜合金。

8.如权利要求1所述的公斤级常温固态储供氢罐，其特征在于，所述换热鳍片(4)由鳍片环(4.1)、主鳍片(4.2)和次鳍片(4.3)组成，所述主鳍片(4.2)与所述鳍片环(4.1)连接，所述次鳍片(4.3)与所述主鳍片(4.2)连接。

9.如权利要求8所述的公斤级常温固态储供氢罐，其特征在于，所述鳍片环(4.1)套在所述加热套管(6)上，所述主鳍片(4.2)从所述鳍片环(4.1)上往四周延伸，所述次鳍片(4.3)从所述主鳍片(4.2)上向两侧延伸。

技术总结
本技术公开了一种公斤级常温固态储供氢罐，涉及固态储氢领域，该储供氢罐主要包括储氢罐体、罐体支架、换热夹层、换热鳍片、固态储氢材料、加热套管、氢气出入口、粉末过滤器、加料口、阀门。该公斤级常温固态储供氢罐可同时利用换热介质和电加热的方式实现储供氢罐的快速吸放氢，并模块化的储供氢罐可简单并联，实现储氢系统规模的可调，适用于分布式发电等应用场景。

技术研发人员：邹建新,陆洋,林羲,冯毅,周宇,康映龙,孟云雷
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：20221108
技术公布日：2024/1/11