一种集成式固态储氢供氢装置

本技术涉及一种集成式固态储氢供氢装置，属于储氢。

背景技术：

1、近年来，传统化石能源逐渐枯竭，而氢能作为一种高效清洁、无污染的二次能源，已经被公认为化石燃料的理想替代品。目前，氢能的开发利用主要包括制备、储存、运输和应用这四个方面，而氢能的储存和运输则是氢能是否能够做到真正应用的关键，也一直以来是氢能技术得以应用的关键。其中，固态储氢技术是在储氢材料的表面或内部储存氢的技术。固态储氢技术是利用将氢吸附到特定的固体材料上，则氢的体积减少的原理进行储氢的方法。由于采用固体储氢材料的固态储氢方式较高压液态储氢方式有较为明显的优势，并能提供较高的单位体积储氢容量、安全性、可靠性和所供应氢气的高纯度，成为了目前储氢技术研究的主要方向。但是，目前通用的固态储氢系统的供氢流量和压力较小且空间利用率低，无法满足高功率燃料电池系统的需求，在特定的工作场合下，也无法满足体积密度的要求。

2、因此，如何有效地提高固态储氢系统的供氢流量、压力和空间利用率，是本领域技术人员目前所需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了解决上述的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种集成式固态储氢供氢装置。该集成式固态储氢供氢装置中的“集成式”主要体现在利用小体积的限制，对装置的空间进行合理的规划，从而实现利用该装置进行大流量的供氢，扩大集成式固态储氢供氢装置的应用范围。

2、为达上述目的，本实用新型提供了一种集成式固态储氢供氢装置，其中，所述集成式固态储氢供氢装置包括：

3、顶部敞开的壳体、氢气汇流排及多个储氢单体，所述氢气汇流排设置于壳体内部的上方；所述储氢单体包括储氢单罐及套设于所述储氢单罐外的单罐换热水套箱，且单罐换热水套箱的上端设有换热介质入口，下端设有换热介质出口；

4、所述氢气汇流排包括多根主管路及若干根连接管路，若干根所述连接管路用于将多根所述主管路连通；多根所述主管路上均分别设置有多个连接口，根据多个所述连接口的位置，于所述壳体内设置多个储氢单体存放区域，多个所述储氢单体对应置于多个所述储氢单体存放区域内，且多个储氢单体中的多个储氢单罐的充放氢口与多个所述连接口对应连通；

5、所述主管路还设置有充放氢端口。

6、作为本实用新型以上所述集成式固态储氢供氢装置的一具体实施方式，其中，在将所述氢气汇流排设置于壳体内部的上方时，可先通过螺丝将支架固定到所述壳体的内侧壁，再将所述氢气汇流排放置于所述支架上。

7、作为本实用新型以上所述集成式固态储氢供氢装置的一具体实施方式，其中，所述集成式固态储氢供氢装置还包括换热汇流排，其设置在所述壳体内，并包括相互连通的换热介质入口管路和相互连通的换热介质出口管路，所述换热介质入口管路上开设的换热介质出口与所述换热介质入口相连，换热介质出口管路上开设的换热介质入口与所述换热介质出口相连。

8、本实用新型对换热汇流排于壳体内的具体位置不做具体要求，可根据实际情况进行合理布设。在本实用新型的一些实施例中，由于所述换热介质入口和换热介质出口分别设置在单罐换热水套箱的上端和下端，为便于连接，可将所述换热汇流排中的换热介质入口管路和换热介质出口管路通过焊接技术分别固定在壳体内的顶部和底部。

9、作为本实用新型以上所述集成式固态储氢供氢装置的一具体实施方式，其中，所述壳体的侧壁还开设有入口和出口，换热介质入口管路的入口端和换热介质出口管路的出口端分别通过所述入口和所述出口与换热介质储罐及换热介质回收罐相连通。

10、作为本实用新型以上所述集成式固态储氢供氢装置的一具体实施方式，其中，换热介质入口管路的入口端和换热介质出口管路的出口端还分别设置有球阀开关，以控制换热介质的流速，该球阀开关可位于壳体外。

11、作为本实用新型以上所述集成式固态储氢供氢装置的一具体实施方式，其中，多根主管路以平行方式布设，其数量可为奇数或者偶数。

12、作为本实用新型以上所述集成式固态储氢供氢装置的一具体实施方式，其中，所述氢气汇流排中的多根主管路的出口分别设置有泄气安全阀。由于所述集成式固态储氢供氢装置受温度影响剧烈，氢气汇流排中的每根主管路都需要开设出口并安装泄气安全阀，以保证安全，如果仅通过一根主管路进行泄压，氢气流速过大也会发生危险。当压力超过许用值时，自动打开泄气安全阀进行排气，压力降到许用值则自行关闭泄气安全阀。

13、作为本实用新型以上所述集成式固态储氢供氢装置的一具体实施方式，其中，所述氢气汇流排还包括温压表，当所述主管路的数量为奇数时，所述温压表设置在中间位置主管路的出口处，当所述主管路的数量为偶数时，所述温压表设置在任一主管路的出口处；

14、或者所述温压表设置于所述储氢单罐的充放氢口。

15、其中，设置所述温压表能够实时检测氢气汇流排内的氢气温度和压力情况。本实用新型中，可以将温压表设置于储氢单罐的充放氢口处，也可以将其设置于氢气汇流排主管路的出口处，优选设置于氢气汇流排主管路的出口处，更优选设置于中间位置主管路的尾部出口处，此时可以更好地检测氢气温度和压力值，所测量得到的温度和压力也较为准确。

16、作为本实用新型以上所述集成式固态储氢供氢装置的一具体实施方式，其中，所述充放氢端口设置有气体流量阀。

17、本实用新型中，所述充放氢端口可以多开，即在每一所述主管路上均设置有充放氢端口，并在每一充放氢端口均设置气体流量阀。在使用所述集成式固态储氢供氢装置时，可根据现场际情况使用一个或多个充放氢端口，未使用的其他开口可以作为预留口，以备不时之需。

18、在本实用新型的一些实施例中，多根主管路的出口位于所述主管路的尾部，充放氢端口位于所述主管路(优选为中间位置主管路)的头部；并且当所述主管路的数量为奇数时，所述充放氢端口设置在中间位置主管路的一端。

19、其中，本实用新型所设置的该气体流量阀用于实时检测装置的充放氢气的流量情况，将其设置于充放氢端口，并可通过互联网技术将其与电脑进行实时交互，能够更直观地检测该装置充放氢过程中的流量情况。

20、作为本实用新型以上所述集成式固态储氢供氢装置的一具体实施方式，其中，所述充放氢端口也设置有快插接头，以通过该快插接头与外部实现充放氢。

21、作为本实用新型以上所述集成式固态储氢供氢装置的一具体实施方式，其中，多个所述储氢单罐的充放氢口及多个所述连接口分别设置有快接插头，并且充放氢口的快接插头和对应的连接口的快接插头通过高压防爆软管连通。

22、作为本实用新型以上所述集成式固态储氢供氢装置的一具体实施方式，其中，所述充放氢口还设置有单体瓶阀。

23、作为本实用新型以上所述集成式固态储氢供氢装置的一具体实施方式，其中，所述单罐换热水套箱、所述壳体和所述主管路及连接管路的材质均为不锈钢，所述换热介质入口管路和换热介质出口管路分别为不锈钢焊接管。

24、作为本实用新型以上所述集成式固态储氢供氢装置的一具体实施方式，其中，换热汇流排采用焊接技术固定于所述壳体内，换热介质入口管路和换热介质出口管路可通过塑料软管分别与单罐换热水套箱的换热介质入口和换热介质出口相连通。

25、在本实用新型的一些实施例中，所述储氢单罐为圆柱体，其高度为900mm，内部容量为16l；

26、根据多个所述连接口的位置，于所述壳体内设置25个储氢单体存放区域，其中每个储氢单体存放区域的长为200mm、宽为200mm及高为1000mm；

27、所述壳体的总体承重为2t左右，占用空间为1m3。

28、与现有技术相比，本实用新型提供的集成式固态储氢供氢装置所能达成的有益技术效果包括：

29、(1)该集成式固态储氢供氢装置可采用内部导热结构，即换热汇流排和外置单罐换热水套箱这两种换热方式进行热管理，可以更好地发挥集成式装置小体积、大流量的优点；并且所述单罐换热水套箱易于和燃料电池的板换装置进行热交换，提高燃料电池的余热再利用率。

30、(2)该集成式固态储氢供氢装置设置有泄气安全阀、温压表和气体流量阀，该泄压安全阀可以起到安全保护的作用；温压表结构简单、机械强度高、不怕震动、能实时反馈装置内部的温度和压力；气体流量阀的控制灵敏度高、可单独调节，能够实现与电脑的实时交互。

31、(3)该集成式固态储氢供氢装置的最主要的突出点在于可在有限空间内将氢气汇集达到一定吸放氢性能的优势，能够实现大规模的集成和大流量供氢，即能够有效提高固态储氢技术的供氢流量，可以有效解决固态储氢系统供氢时流量低、压力低和空间利用率低的缺点，可满足燃料电池系统高功率稳定运行的需求，使得固态储氢系统能够广泛应用于汽车运输业等行业。