一种以外部热区加热的固态镁基储氢系统的制作方法

1.本发明属于氢能领域，涉及一种以外部热区加热的固态镁基储氢系统。


背景技术：

2.目前，氢能被广泛认为是最具潜力的新能源和清洁能源，是现代能源体系的重要组成部分，是优化能源结构、促进能源革命的重要载体。固态储氢能够实现在常温常压下大规模氢气储运，安全性能极佳，具有极大潜力，成为大规模储氢媒介的解决方案，成为各国氢气储运的重点研发方向。镁基固态储氢材料是一种极具发展前景的固体储氢材料，其储氢量高，成本低廉，易于制备，安全性好，适合氢气的规模化储存。镁合金储氢的原理是：在一定温度和氢气压力条件下，镁合金材料能够与氢气发生可逆的吸氢
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脱氢反应，从而实现氢气的储存和释放。目前，镁基固态储氢罐的难点在于放氢时所需要的温度较高，大约350℃，如何解决这一问题是极为重要的课题。现有的储氢罐加热设计大致分为两类，一是金属棒加热，一是热油管加热，但都有着一些难以克服的缺点。金属棒表面的局部温度不稳定，在氢气环境中存在安全隐患，热油管结构复杂，氢裂影响严重，另需外部热油循环装置且加热温度控制不稳定。此外，当前已有的储氢罐与加热装置都是嵌套在一起的，整个系统的质量较重，而且不易更换储氢材料。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种以外部热区加热的固态镁基储氢系统，解决当前储氢罐加热存在的问题。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种以外部热区加热的固态镁基储氢系统，包括外部加热装置和设置在外部加热装置所形成的热区内的储氢罐，通过热区对储氢罐均匀加热；储氢罐的罐体内部填充有镁基储氢材料，罐体内外均设有用于检测不同位置温度的热敏探头，热敏探头与外部加热装置连接，热敏探头检测的温度显示在加热装置数控屏上，实现实时精准地控制储氢罐的温度变化情况。
6.进一步，加热装置包括两个相对设置的加热单元，每个加热单元包括保温层和设于保温层内的加热部件，保温层的材料包括但不限于复合硅酸盐。
7.进一步，加热部件采用环绕储氢罐排布的电阻丝。
8.进一步，储氢罐的内部设有沿轴线延伸的通氢管道，储氢罐的底部设有进出口两端分别对应与外部氢源和罐体内部通氢管道相连通的通氢口，顶部设有向储氢罐内部填充镁基储氢材料的填充口。
9.进一步，通氢管道内对应储氢罐罐体的底部和轴向中部位置分别设置热敏探头。
10.进一步，通氢管道上设有多排沿轴线间隔排布的通气孔，每排通气孔绕轴线均布，通气孔外缠绕不锈钢滤网。
11.进一步，通氢口的进出口两端均设有不锈钢过滤网。
12.进一步，加热装置通过滑轨安装在底座上，便于实现热区的开合，储氢罐通过对称设于罐体两侧的支架可拆卸安装在底座上。
13.进一步，储氢罐的罐体材质为316不锈钢，并在罐体内壁涂有一层防氢脆涂层，涂层材料包括但不限于无铬锌铝。
14.本发明的有益效果在于：
15.(1)加热装置设于储氢罐外部，以其所形成的热区对储氢罐加热，储氢罐和热区是可分离状态，使用时，只需将储氢罐和热区耦合即可，降低运输成本。结合储氢罐罐体内外各个热敏探头分别检测不同位置的温度情况，并与外部加热装置连接，各热敏探头检测的温度显示在加热装置数控屏上，实现实时精准地控制储氢罐的温度变化情况。而且，加热均匀，内部无局部高温或者加热管破裂风险，安全性好。
16.(2)储氢罐内部结构得到优化，无多余管路，罐口设置填充口，且储氢罐与热区可分离使用，方便拆卸罐体和更换储氢材料，有效解决可逆填充储氢材料的问题。
17.(3)储氢罐内部无多余的加热及导热装置，极大减轻了储氢罐的质量，有效增加了储氢材料的填充量，也降低了运输成本。
18.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
19.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
20.图1为本发明一种以外部热区加热的固态镁基储氢系统的结构示意图；
21.图2为通氢口的结构示意图；
22.图3为通氢管道的结构示意图。
23.附图标记：保温层1、电阻丝2、填充口3、罐体4、热敏探头5、通氢管道6、支架7、通氢口8、热敏探头9、底座10、过滤网11。
具体实施方式
24.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
26.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
27.请参阅图1～图3，为一种以外部热区加热的固态镁基储氢系统，包括外部加热装置和设置在外部加热装置所形成的热区内的储氢罐，通过热区对储氢罐均匀加热。
28.加热装置包括两个相对设置的加热单元，每个加热单元包括保温层1和设于保温层1内的加热部件，保温层1的材料包括但不限于复合硅酸盐，加热部件采用环绕储氢罐排布的电阻丝2，完全包裹内部储氢罐，确保加热温度的精确控制和均匀加热。热区加热的加热方式除了电阻丝2加热之外，也可以采用热油加热方式。
29.储氢罐的罐体4材质为316不锈钢，并在罐体4内壁涂有一层防氢脆涂层，涂层材料为无铬锌铝，也可选用其他材料。储氢罐的罐体4内部焊接有沿轴线延伸的通氢管道6，储氢罐的底部设有进出口两端分别对应与外部氢源和罐体4内部通氢管道6相连通的通氢口8，顶部设有填充口3，可以通过在填充口3插装漏斗向储氢罐内部填充块状镁基固态储氢材料。
30.通氢管道6上设有多排沿轴线间隔排布的通气孔，每排通气孔绕轴线均布，通气孔外缠绕不锈钢滤网。氢气能够从通气孔流出并流至储氢材料中，增大了氢气的流通面积，扩大了通氢管道6的输气范围。
31.通氢口8的进出口两端均设有过滤网11，用于防止镁基固态储氢材料从通氢口8进入通氢管道6，造成堵塞管道，影响气体的传输。为防止过滤网11被腐蚀，过滤网11采用不锈钢材质。
32.通氢管道6内对应储氢罐罐体4的底部和轴向中部位置各设一个热敏探头5，储气罐罐体4外壁另设两个热敏探头9。各个热敏探头分别检测不同位置的温度情况，并与外部加热装置连接，各热敏探头检测的温度显示在加热装置数控屏上，实现实时精准地控制储氢罐的温度变化情况。
33.加热装置可拆卸，通过滑轨安装在底座10上，两个加热单元可沿滑轨相对运动，实现热区的开合，调整热区大小。储氢罐通过对称设于罐体4两侧的支架7可拆卸安装在底座10上。支架7为不锈钢材质，用来固定罐体4。通氢口8处采用螺栓连接固定在罐体4上。当需要排出储氢材料时，可将通氢口8处的螺栓拧松，将通氢口8取下，将罐体4取出，倒置罐体4将内部储氢材料倾倒。
34.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。