申请/专利权人：海卓2动力责任有限公司

申请日：2016-12-28

公开（公告）日：2020-11-24

公开（公告）号：CN106931307B

主分类号：F17C11/00(20060101)

分类号：F17C11/00(20060101);F17C1/00(20060101);F17C13/06(20060101);F17C13/04(20060101)

优先权：["20151229 EP 15425114.4"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.11.24#授权;2019.01.11#实质审查的生效;2017.07.07#公开

摘要：本发明涉及一种用于储存并运输氢气的金属氢化物装置，包括：具有多种内腔的单个模块，各种内腔在所述模块的对应表面上具有开口，所述模块进一步具有用于提供所述多种内腔中的至少一些内腔的液体连通的第一内部通道，所述第一内部通道包括面朝所述模块的至少一个表面的开口，液体密封闭合构件，所述液体密封闭合构件可操作地放置在各种内腔上对应的开口处、用于所述开口的氢气密封，至少一个连接器，所述至少一个连接器以液体密封的方式在所述内部通道的所述开口上可操作并且适于与氢气源连接，以及放置在所述多种内腔中的金属粉末。本发明金属氢化物装置安全、简单、高效。

主权项：1.一种用于储存并运输氢气的金属氢化物装置（1），包括：具有多种内腔（3,9），各种内腔在所述金属氢化物装置的对应表面（2A）上具有开口（4），液体密封闭合构件（5），所述液体密封闭合构件（5）可操作地放置在各种内腔（3,9）上对应的开口（4）处、用于所述开口（4）的氢气密封，所述金属氢化物装置进一步具有用于提供所述多种内腔（3,9）中的至少一些内腔的液体连通的第一内部通道（6），所述第一内部通道（6）包括面朝所述金属氢化物装置的至少一个表面的开口（7），至少一个连接器（8），所述至少一个连接器以液体密封的方式在所述内部通道（6）的所述开口（7）上可操作并且适于与氢气源连接，以及放置在所述多种内腔（3,9）中的金属粉末，所述金属氢化物装置特征在于：包括单个模块（2），其中所述多种内腔（3，9）具有基本上圆柱形的形状并且通过从所述单个模块（2）机械地移除材料来获得，所述对应表面（2A）是包含在所述单个模块（2）中的表面，以及所述第一内部通道（6）的所述开口（7）面朝所述单个模块（2）的至少一个表面。

全文数据：用于储存并运输氢气的金属氢化物装置技术领域[0001]本发明涉及一种用于储存氢的金属氢化物装置、具体涉及一种充当用于安全地储存并运输氢气的套筒的装置。背景技术[0002]氢可以被作为高压气体、在大气压下作为低温液体或者以使得氢稳定但是可逆地键合到其上的化学物形式储存并运输。因为氢具有比其他类型的燃料更宽的可燃性范围，氢尤其作为气体或液体形式的运输和储存涉及可能非常极端的危险因素。[0003]最常见的运输方法是在用比压缩气体更高压的铝、钢或碳增强铝制成的管线和气罐运输压缩气体20-70MPa。[0004]尽管如此，这种运输方法会受到钢脆裂氢原子扩散到钢中会引起钢脆裂有关的缺陷影响。[0005]这种脆裂可能导致气罐结构突然故障，带来非常严重后果。[0006]由于氢在大约20K的温度下以大气压液化，用于运输并储存液化氢的容器必须满足极端的热绝缘要求。[0007]为此，这种类型的运输不适用特定的应用，诸如太空飞船。[0008]为了消除运输并储存氢的困难，可以使用富氢化合物，诸如氢化物，例如，金属氢化物。[0009]金属氢化物由于与金属的可逆反应而保留了氢。这些金属氢化物通过吸收和释放氢来形成并起作用。[0010]具体地，释放氢分子允许氢原子扩散到金属中，由此形成固溶体。随着氢在金属内的浓度增加，氢化物相开始增加，直至金属完全在该相中。[0011]这种氢化反应是可逆过程，其中，可以从所形成的氢化物释放回氢。[0012]氢化反应是放热过程，即，释放大量热量的过程，而释放过程是吸热的并且要求大量热量。[0013]为此，使用金属氢化物运输并储存氢是安全的过程。[0014]用于储存并运输氢气的现有技术金属氢化物装置使用的是被设计成储存高压氢气的气罐，这些气罐填充有金属粉末为了形成氢化物）。[0015]尽管如此，因为金属粉末被积累在市售的设计并制造成用于高操作压力和不同储存方法的大直径气罐中，后者在氢化反应期间会被加热到非常高的温度并且在释放期间又出现过冷却，这些气罐储存高压氢时不适合使用金属粉末获得最优的化学和动力的氢吸收和释放反应。[0016]这种显著的热量累积和冷却阻碍了相应的过程，这要求在气罐上操作高性能热交换器。[0017]鉴于上述内容，申请人提出了优化金属氢化物装置中的氢吸收释放能力以及尤其是该装置和外部环境之间的热交换的方法。发明内容[0018]因此，本发明的目的是提供一种可以消除上述缺陷的用于储存并运输氢气的金属氢化物装置。[0019]具体地，本发明的目的是提供一种使用简单并有效的用于储存并运输氢气的金属氢化物装置。[0020]该目的是通过下述用于储存并运输氢的金属氢化物储存装置实现的。[0021]—种用于储存并运输氧气的金属氢化物装置，包括：[0022]具有多种内腔的单个模块，各种内腔在所述模块的对应表面上具有开口，所述模块进一步具有用于提供所述多种内腔中的至少一些内腔的液体连通的第一内部通道，所述第一内部通道包括面朝所述模块的至少一个表面的开口，[0023]液体密封闭合构件，所述液体密封闭合构件可操作地放置在各种内腔上对应的开口处、用于所述开口的氢气密封，[0024]至少一个连接器，所述至少一个连接器以液体密封的方式在所述内部通道的所述开口上可操作并且适于与氢气源连接，以及[0025]放置在所述内腔中的金属粉末。[0026]作为一种实施方式，所述多种内腔具有基本上圆柱形的形状并且通过从所述模块机械地移除材料来获得。[0027]作为一种实施方式，所述多种内腔包括沿着内腔的内表面延伸的螺纹。[0028]作为一种实施方式，所述模块具有棱柱形本体并且限定平坦的、彼此平行的、相对的两个表面，[0029]所述两个表面的顶边由所述棱柱形本体的第一表面界定，所述多种内腔的所述开口在所述第一表面中形成；[0030]所述两个表面的底边由所述棱柱形本体的第二表面界定，所述第二表面与所述第一表面平行且相对；[0031]所述两个表面的侧边由所述棱柱形本体的除所述第一表面和所述第二表面之外的彼此平行并相对的另外两个表面界定，[0032]其中，所述两个表面相对于所述第一表面、所述第二表面和所述另外两个表面具有更大的表面积。[0033]作为一种实施方式，所述棱柱形本体是直棱柱形本体，并且所述第一表面所述第二表面和所述另外两个表面是平坦的。[0034]作为一种实施方式，所述多种内腔在所述第一表面与所述第二表面之间延伸。[0035]作为一种实施方式，所述多种内腔包括第一内腔和第二内腔;所述第一内腔和所述第二内腔通过第二内部通道彼此液体连通，所述第二内部通道包括面朝至少所述另外两个表面的开口；液体密封构件可操作地放置在面朝至少所述另外两个表面的所述开口上，所述第一内腔和所述第二内腔的数量为多个。[0036]作为一种实施方式，所述模块由铝制成。[0037]作为一种实施方式，金属粉末与内腔的体积比在70%到95%的范围之间。[0038]本发明金属氢化物装置安全、简单、高效。附图说明[0039]根据本发明的用于储存并运输氢气的金属氢化物装置的其他特征和优点将从本发明的一个优选实施例的以下描述明显，此实施例是通过说明并不限于参考附图给出的，在附图中：[0040]-图1示出本发明的用于储存并运输氢气的金属氢化物装置的立体图；[0041]-图2示出沿图1的线II-II的剖视图；[0042]-图3示出本发明的用于储存并运输氢气的金属氢化物装置处于操作配置中的另一个立体图；[0043]-图4A、图4B、图4C示出在图3中使用的某些元件的详细视图；[0044]-图5示出图3的用于储存并运输氢气的金属氢化物装置的透视立体图；[0045]-图6示出图5的装置的俯视剖视图。具体实施方式[0046]参照附图，标号1总体上指示根据本发明的用于储存并运输氢气的金属氢化物装置。[0047]用于储存并运输氢气的金属氢化物装置包括单个模块2,该单个模块具有多个内腔3，每个内腔在模块2的至少一个表面2A上限定开口4。[0048]用于储存并运输氢气的金属氢化物装置包括液体密封闭合构件5,该构件可操作地布置在每个内腔3上其对应的开口4处，用于这种开口4的氢气密封。[0049]同样参考图4A，闭合构件5包括密封件未示出）和闭合凸缘。此凸缘优选地被设计成是完全嵌入的。[0050]仍参考图4A，闭合构件5还包括螺纹和位于其顶部的六角槽以更容易地紧固到内腔3中。[0051]闭合构件5经过测试以确保其能够在十倍于所涉及的低操作压力的压力下操作。[0052]一方面，闭合构件5可以使用适当的不可移除树脂来密封以确保构件的打开或移除。[0053]在本发明的优选实施例中，闭合构件5由插塞组成。[0054]一方面，模块2包括用于提供这些内腔3中的至少一些内腔的液体连通的第一内部通道6。[0055]具体地，该内部通道6包括面朝该模块2的至少一个表面2B的开口7，该表面的形式可以与具有开口4的表面相同或不同。[0056]用于储存并运输氢气的金属氢化物装置1包括至少一个连接器8,该连接器以液体密封方式在该内部通道6的开口7上可操作。[0057]该连接器8被设计成连接到充当补充剂未示出）的氢气源或连接到用于稍后消耗和使用的应用，并且适于使用具有适当网格大小的适当过滤器将金属粉末或沙子保留在内腔中。[0058]包含在内部通道6中的金属粉末通常被分类为AB2和AB5并且通常在现有技术中根据所需充气压力而使用。[0059]例如，金属粉末AB2用于使得该过程所需的压力以及因此电解剂的粉末消耗最小化。[0060]同样参照图4C，连接器8是具有集成单向阀（或具有用于装置1的更高容量实施例的旋钮的母或公快速连接器，该单向阀可以在断开的情况下在装置1的充气和放气期间安全地阻止气流。[0061]因此，连接器8充当用于充氢和放氣的安全、实用且快速的耦合件。[0062]如附图所示，在优选实施例中，用于储存并运输氢气的金属氢化物装置的模块2具有棱柱形本体。[0063]优选地，模块2具有预设长度L、高度H和深度S，并且具体地，其深度S小于其长度L和高度H。[OOM]在优选实施例中，模块2具有直棱柱形本体并且限定两个平坦的、彼此平行的、且彼此相对的较大表面2C和2D。[0065]这些较大表面2C和2D:[0066]-在其顶部由优选地平坦表面2A界定，开口4在该平坦平面2A中形成；[0067]-在其底部由优选地平坦表面2E界定，该平坦表面2E与表面2A平行并相对；[0068]-以及在其侧部由另外两个优选地平坦表面2F、2G界定，这两个表面2F、2G彼此平行并相对，并且优选地垂直于表面2A和2E。[0069]这些平坦表面使得在充氢放氢期间装置1所处的液体或浴的热交换最大化。[0070]在一个未示出的实施例中，装置1的这两个较大表面2C和或2D还可以包括散热片即，被动散热系统）以辅助热交换并提高向并且从该装置充氢和放氢的效率。[0071]这些平坦表面还允许堆叠多个装置1以及允许形成具有适当底座的适当机架，其中每个底座被设计成接纳一个装置。这些机架有助于运输并处置多个装置1。[0072]—方面，内腔3具有优选地圆柱形形状。[0073]—方面，基本上圆柱形的内腔3通过从所述模块机械地移除材料来获得。[0074]这些内腔3中的每个内腔限定轴线X-X，该轴线如所示那样例如在附图中在前述表面2A和2E之间延伸，但是其还可以在这两个表面2F和2G之间延伸。[0075]这些内腔3被布置为彼此平行，由此位于相同的平面上。[0076]在本发明的一方面，同样参考图2和图5,这些内腔3各自具有沿着内腔的整个内表面延伸的螺纹。[0077]有利地，这些螺纹可以使得每个内腔3的内部体积以及热交换最大化。[0078]这些螺纹例如是通过对内腔3的内表面进行攻丝而形成的螺旋螺纹。[0079]除了多个第一内腔3之外，用于储存并运输氢气的金属氢化物装置还包括多个第二内腔9。[00S0]如附图所示，内腔3和9被设计成在表面2A与2E之间形成。[0081]—方面，该多个第一内腔3和该多个第二内腔9彼此通过第二内部通道10液体连通。[0082]该第二内部通道1〇包括面朝模块2的至少一个表面、具体地该模块的表面2G的开□11。[0083]—方面，第二内部通道10提供该多个第二内腔9与该多个第一内腔3中的至少一个内腔3之间的连通。[0084]优选地，如图6所示，第二内部通道1〇提供该多个第二内腔9与该多个第一内腔3中的两个内腔3之间的连通。[0085]应当注意的是，第一通道6和第二通道10在平行方向但是在不同的高度延伸，这意味着它们不在同一个轴线上延伸。[0086]第二通道10也是通过从模块2机械地移除材料获得的。[0087]一方面，第二内腔9也具有沿内腔的整个内表面延伸的螺纹。[0088]有利地，这些螺纹可以使得每个内腔9的内部体积以及热交换最大化。[0089]这些螺纹例如是通过对内腔9的内表面进行攻丝而形成的螺旋螺纹。[0090]应当注意的是，液体密封闭合构件12被可操作地放置在开口11上。[0091]同样参考图4B，闭合构件12例如是配备有密封件并且能够承受高于该装置的操作压力限制的压力的插塞。具体，该闭合构件还包括螺纹以及位于其顶部的六角槽以更容易地紧固到内腔9中。[0092]在用于储存并运输氢气的金属氢化物装置1的优选实施例中，由于铝具有高机械加工性和轻量及其对氢脆裂的高抵抗能力，模块2由铝制成。[0093]在用于储存并运输氢气的金属氢化物装置1的优选实施例中，金属粉末与内腔的体积比介于70%到95%的范围之间。[0094]该比可以在该范围内变化以使得给定大小的装置的储存容量最大化。[0095]应当注意的是，金属氢化物装置1充当用于储存并运输氢气的套筒并且相比于现有技术可商购的装置是非常有利的。因此，假设该装置具有以下尺寸：[0096]-L=12cmH=10cmS=3cm，则装置1的体积将是0.12L，并且如果提供了具有200巴压力的单个装置，其将储存24N1氢类似于当前可商购的储存装置），然而，由于金属粉末的高浓度供应并且尤其是由于内腔3和或9同样具有内螺纹的存在，其存储容量特别为80N1；[0097]-L=32cmH=12cmS=3cm，则装置1的体积将是0.48L，并且如果提供了具有2〇〇巴压力的单个装置，其将存储96N1氢类似于当前可商购的储存装置），然而，由于金属粉末的高浓度供应以及尤其是由于内腔3和或9同样具有内螺纹）的存在，其储存容量特别为350N1；[0098]明显地，本领域技术人员可以对上述发明作出若干变化和修改而不背离由以下权利要求书所限定的本发明的范围，例如，对粉末接纳腔的截面、深度和构造、形成平行于其他腔并且被设计成通过冷却或加热液体的另外的通过腔、被机械加工以优化热交换的板件上的表面凸缘作出变化和修改。

权利要求：1.一种用于储存并运输氢气的金属氢化物装置1，其特征在于，包括：具有多种内腔3，9的单个模块⑵，各种内腔在所述模块⑵的对应表面2A，2G上具有开口（4，所述模块进一步具有用于提供所述多种内腔3,9中的至少一些内腔的液体连通的第一内部通道6，所述第一内部通道6包括面朝所述模块2的至少一个表面的开口⑺，液体密封闭合构件5，所述液体密封闭合构件5可操作地放置在各种内腔3,9上对应的开口（4处、用于所述开口⑷的氢气密封，至少一个连接器8，所述至少一个连接器以液体密封的方式在所述内部通道⑹的所述开口C7上可操作并且适于与氢气源连接，以及放置在所述多种内腔3，9中的金属粉末。2.如权利要求1所述的装置，其中，所述多种内腔3,9具有基本上圆柱形的形状并且通过从所述模块2机械地移除材料来获得。3.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述多种内腔3,9包括沿着内腔的内表面延伸的螺纹。4.如任一项前述权利要求所述的装置，其中，所述模块2具有棱柱形本体并且限定平坦的、彼此平行的、相对的两个表面2C，2D，所述两个表面2C，2D的顶边由所述棱柱形本体的第一表面2A界定，所述多种内腔3，9的所述开口⑷在所述第一表面中形成；所述两个表面2C，2D的底边由所述棱柱形本体的第二表面2E界定，所述第二表面与所述第一表面2A平行且相对；所述两个表面2C，2D的侧边由所述棱柱形本体的除所述第一表面和所述第二表面之外的彼此平行并相对的另外两个表面2F，2G界定，其中，所述两个表面2C，2D相对于所述第一表面2A、所述第二表面2E和所述另外两个表面2F，2G具有更大的表面积。5.如权利要求4所述的装置，其中，所述棱柱形本体是直棱柱形本体，并且所述第一表面2A、所述第二表面2E和所述另外两个表面2F，2G是平坦的。6.如权利要求4所述的装置，其中，所述多种内腔3,9在所述第一表面2A与所述第二表面2E之间延伸。7.如权利要求4所述的装置，所述多种内腔包括第一内腔3和第二内腔9;所述第一内腔⑶和所述第二内腔⑼通过第二内部通道10彼此液体连通，所述第二内部通道包括面朝至少所述另外两个表面2F，2G的开口（11;液体密封构件（1¾可操作地放置在面朝至少所述另外两个表面2F，2G的所述开口D上，所述第一内腔3和所述第二内腔9的数量为多个。8.如任一项前述权利要求所述的装置，其中，所述模块2由铝制成。9.如任一项前述权利要求所述的装置，其中，金属粉末与内腔的体积比在70%到95%的范围之间。

百度查询： 海卓2动力责任有限公司 用于储存并运输氢气的金属氢化物装置

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD