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专利号: 2020111444938
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 气体或液体的贮存或分配
更新日期:2023-12-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种自热式金属氢化物储氢系统,其特征在于:包括储氢系统和用于对储氢系统加热的氢气催化燃烧加热系统;

所述储氢系统包括储氢罐体,在储氢罐体内装有金属氢化物储氢材料,在储氢罐体的一端设置有充放氢端口,充放氢端口连接充氢管道和放氢管道,在充氢管道上设置有第一控制阀门,在放氢管道上设置有第二控制阀门;在储氢罐体的另一端设置有用于向氢气催化燃烧加热系统供氢的出氢端口;

所述氢气催化燃烧加热系统包括氢气催化燃烧器,在氢气催化燃烧器内装有催化剂,氢气催化燃烧器的进气端连接混合气输送主管道,混合气输送主管道通过氢气输送管道与出氢端口相连通,在氢气输送管道上设置有第三控制阀门,混合气输送主管道上还连接有空气输送管道,在空气输送管道上设置有风机和第四控制阀门;氢气催化燃烧器的出气端连接导热管,所述导热管缠绕在储氢罐体上;

在充放氢端口处设置有压力传感器,在储氢罐体外侧设置有用于检测储氢罐体壁温的第一热电偶,在氢气催化燃烧器的出气端设置有用于检测出气端气体温度的第二热电偶;

在氢气输送管道上设置有氢气流量计,在空气输送管道上设置有空气流量计;

所述压力传感器、第一热电偶、第二热电偶、氢气流量计、空气流量计、第一控制阀门、第二控制阀门、第三控制阀门和第四控制阀门均与计算机总控制器相连接。

2.根据权利要求1所述的一种自热式金属氢化物储氢系统,其特征在于:所述导热管共设置两根,该两根导热管在储氢罐体的外壁上呈对向双层缠绕。

3.根据权利要求1所述的一种自热式金属氢化物储氢系统,其特征在于:在充放氢端口和出氢端口处均设置有过滤层。

4.根据权利要求1所述的一种自热式金属氢化物储氢系统,其特征在于:所述储氢罐体、氢气催化燃烧器和导热管均内置于保温层中。

5.根据权利要求1所述的一种自热式金属氢化物储氢系统,其特征在于:在导热管的末端连接有用于对燃料电池进行预热的余热回收管道。

6.根据权利要求1所述的一种自热式金属氢化物储氢系统,其特征在于:所述催化剂为装有氧化铝负载的铂催化剂。

7.一种自热式金属氢化物储氢系统的充放氢方法,采用如权利要求1-6中任一权利要求所述的储氢系统,其特征在于步骤如下:

(1)充氢工作过程:冲氢前要保证储氢罐内为无氧状态,当储氢系统需要冲氢时,第一控制阀门打开,储氢罐开始充氢,当储氢罐内氢气压力达到设定值时,第一控制阀门关闭停止充氢;风机启动,第三控制阀门和第四控制阀门打开,氢气和氧气按照比例混合后经混合器输送主管道进入氢气催化燃烧器,在催化剂的作用下开始催化燃烧释放出大量的热量,燃烧后的高温气体经过导热管传递给储氢罐体,储氢罐体开始升温;当由第一热电偶检测到储氢罐体壁温达到金属氢化物储氢材料的最佳吸氢温度后,通过自动调整第三控制阀门和第四控制阀门开度,使储氢罐体处于保温状态,同时第一控制阀门再次打开,缓慢充氢至储氢材料的最佳吸氢压力,并保压一定的时间,待金属储氢材料吸氢饱和后,第一控制阀门和第三控制阀门关闭,储氢罐暂停充氢,并且氢气催化燃烧器停止加热,将第四控制阀门开至最大,使储氢罐降温,待第一热电偶检测温度降至设定温度后,第一控制阀开启,继续充氢至储氢罐体在此温度下所允许的工作压力,然后第一控制阀门和第四控制阀门关闭,充氢过程结束;

(2)放氢工作过程:当储氢系统需要向外供氢时,第二控制阀门开启,由计算机总控制器根据需要调整第二控制阀门的开度,控制放氢的流量,当储氢罐体内气体压力降低至第一设定值时,风机启动,第三控制阀门和第四控制阀门开启,氢气和空气混合气体经混合器输送主管道进入氢气催化燃烧器,储氢罐体开始升温,当温度升至储氢材料的最佳放氢温度后,保温;随着储氢罐中的氢气不断放出,罐体内压力不断下降,当氢气压力低于储氢材料在此温度下的放氢平台压力时,储氢材料开始放氢;当储氢罐体内氢气压力继续降低至第二设定值后,第三控制阀门关闭,燃烧器停止加热,第二控制阀门关闭,储氢罐停止向外供氢,待氢气催化燃烧器内氢气反应完全之后,第四控制阀门关闭,风机停止,放氢结束。

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