一种蜂窝与桁架结构的固态储氢异形容器

本发明涉及固态储氢，具体是涉及一种蜂窝与桁架结构的固态储氢异形容器。

背景技术：

1、随着能源需求的日益增长和环保意识的增强，氢能作为一种清洁、高效的能源形式，在能源储存和运输领域具有广阔的应用前景。然而，氢气的储存和运输需要高效、安全、可靠的容器，这是当前亟待解决的问题。

2、现有的储氢容器大多采用圆柱形或球形结构，这种结构在储存高压氢气时存在应力集中、易变形等问题，且在运输和使用过程中存在安全隐患，且同时在小容量低气压氢气使用场景的时候圆柱形与球形结构氢气存储量低，空间利用率低。因此，开发一种新型的异形储氢容器，以提高储氢效率、降低安全隐患，是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种蜂窝与桁架结构的固态储氢异形容器。

2、本发明的技术方案是：一种蜂窝与桁架结构的固态储氢异形容器，包括呈方形异形的容器壳体、由若干桁架构成的支撑结构以及填充在各个支撑结构内部的氢气储存区，所述桁架上具有多个通孔；

3、所述支撑结构设置于容器壳体内，且所述桁架与容器壳体内壁连接，所述容器壳体顶部设置有安全阀，且容器壳体内置有压力传感器和控制单元，所述控制单元用于根据压力传感器实时监测容器壳体内的压力变化，在压力过高或过低时自动调整；

4、所述容器壳体上还设有带截止功能的使用阀门，所述使用阀门用于在释放氢气或充入氢气时使用。

5、说明：本发明的固态储氢异形容器可以用于氢气的储存和运输以及给燃料电池直接供电，也可以用于其他气体的储存和运输，并且固态储氢异形容器能够采用3d打印或机械加工等先进的制造工艺制成，在制作方式上具有多种选择，并且提高了储氢效率、能够有效的降低安全隐患。

6、进一步地，所述支撑结构由若干桁架交替排列构成的六个四边形腔体、两个五边形腔体以及与容器壳体内壁构成的十个三边形腔体组成；两个五边形腔体以支撑结构上下对称设置，且连接处横向设置设有支撑板，位于两个五边形腔体左右两侧的三边形腔体各设有一个支撑板。

7、说明：采用上述对称的支撑结构的设计能够有效提升容器壳体的承压和结构承力，从而提高本发明固态储氢异形容器的耐用性，使固态储氢异形容器满足储氢的容器强度需求。

8、进一步地，所述容器壳体由不锈钢铝合金或碳纤维复合材料制成；所述桁架由碳纤维复合材料或铝合金制成；所述氢气储存区由固态储氢材料制成。

9、说明：使用不锈钢铝合金或碳纤维复合材料作为容器壳体的材料，能够使容器壳体具有足够的强度和耐腐蚀性能，从而满足储氢的容器强度需求；使用碳纤维复合材料或铝合金作为桁架的材料，能够使本发明固态储氢异形容器的结构强度进一步提升，并且材料轻不较大影响固态储氢异形容器的整体质量；固态储氢材料作为现如今最好的储氢材料之一，具有储氢能力大等优势，常用的有镁系贮氢合金等，本发明所选用的固态储氢材料购自市售，但不仅限于这一种固态储氢材料的选择。

10、进一步地，各个所述氢气储存区均设置有绝热层，所述绝热层由铜或银制成。

11、说明：通过在氢气储存区的外侧设置绝热层，该绝热层由热传递性能良好的铜、银等材料制成，可以有效地进行热量传递和减少氢气的泄露，但不仅限于铜、银这两种材料的选择。

12、更进一步地，所述支撑结构与通过多个泵条与容器壳体内壁可拆卸连接，且支撑结构的各个桁架内具有与对应泵条匹配的冷却流路，冷却流路中装填有导热油。

13、说明：通过支撑结构的可拆卸设计能够对容器壳体内的桁架进行拆装更换，并且通过泵条对桁架中的导热油进行置换，从而使支撑结构中部的热量更加快速的导向容器壳体的侧壁，加快固态储氢异形容器的热量传递，提高固态储氢异形容器的使用稳定性和安全性。

14、更进一步地，所述泵条设有十个，以支撑结构左右两两对称设有三组，以支撑结构上下两两对称设有两组；所述容器壳体内壁设有与泵条卡接的沉槽；每组泵条与一个冷却流路对应；

15、所述泵条一侧侧面上具有与支撑结构卡接的卡口，位于所述卡口两端内壁两侧均设有一组液孔与冷却流路的进液口接通，泵条内部中空，且位于两端液孔之间的泵条内滑动密封设有活塞条，所述活塞条的长度大于一组液孔的长度；

16、所述泵条内部一侧设有电动推杆，所述电动推杆的输出端与活塞条一端固定连接。

17、说明：通过上述的泵条结构能够利用电动推杆的往复运动使两路冷却流路的导热油进行移动，并且通过这样的卡接结构设计，能够保留泵条仅对桁架进行维护更换，将构建模块化后能够显著降低后期维护的成本。

18、更进一步地，所述泵条上下两侧侧面上均转动设有一个卡接轴杆，所述卡接轴杆一端伸出泵条并设有螺纹，卡接轴杆上等间距设有多个通过滑槽、弹簧连接的卡块；所述沉槽内设有条形槽，且条形槽内壁设有与卡接轴杆螺纹连接的螺纹沉孔，条形槽上具有与多个卡块一一对应用于卡接轴杆转动后锁止的卡槽。

19、说明：通过卡接轴杆的设置能够使泵条更加便捷的安装于沉槽中，只需要将泵条沿着沉槽一侧的豁口水平推入至无法推动后，即可利用卡接轴杆的螺纹部分与螺纹沉孔进行传动配合，从而使卡接轴杆自动转动90°，使泵条与沉槽自动卡接，能够进一步提高泵条与沉槽固定的稳定性。

20、更进一步地，所述活塞条两侧各设有一个推板，两个推板之间通过补剂管固定连接，所述补剂管横向穿过活塞条上设有的管孔，补剂管上设有与补剂管内部管路连通的出液孔、进液孔，所述活塞条内部中空并填装有导热油抗氧剂，所述管孔上设有利用补剂管滑动对接或错位的补液孔；

21、所述推板与活塞条侧壁之间设有第一液囊，活塞条内部设有第二液囊，所述第一液囊与第二液囊通过管道连通，且管道内置有单向阀，第一液囊上设有具有单向阀的补液口。

22、说明：通过设置推板能够在泵条的基础上，利用活塞条的往复运动，从而在导热油的挤动压力下，使两个推板及补剂管能够进行相对于活塞条的左右往复偏移，从而周期性的将导热油抗氧剂进行少量释放，从而使导热油的导热性能长久保持在高效状态；通过对泵条的结构做进一步优化，使其无需增加驱动的前提下，能够进行导热油抗氧剂的自动添加。

23、本发明的有益效果是：

24、(1)本发明所提供的固态储氢异形容器可以用于氢气的储存和运输以及给燃料电池直接供电，也可以用于其他气体的储存和运输，其具有蜂窝和桁架结构，可提高固态储氢异形容器的强度和刚度，具有4mpa耐压，提高了储氢效率，并有效的降低安全隐患。

25、(2)本发明所提供的支撑结构利用可拆卸设计能够对容器壳体内的桁架进行拆装更换，并且通过泵条对桁架中的导热油进行置换，从而使支撑结构中部的热量更加快速的导向容器壳体的侧壁，加快固态储氢异形容器的热量传递，提高固态储氢异形容器的使用稳定性和安全性。

26、(3)本发明所提供的泵条利用卡接轴杆的设置能够使泵条更加便捷的安装于沉槽中，只需要将泵条沿着沉槽一侧的豁口水平推入至无法推动后，即可使泵条与沉槽自动紧固卡接，从而进一步提高泵条与沉槽固定的稳定性。

27、(4)本发明所提供的泵条利用推板的设置能够在泵条的基础上，使活塞条往复运动时周期性的将导热油抗氧剂进行少量释放，从而使导热油的导热性能长久保持在高效状态。