一種儲氫粉體網格壓合件及其裝配方法、固態儲氫裝置與流程

本發明涉及儲制氫，尤其涉及一種儲氫粉體網格壓合件及其裝配方法、固態儲氫裝置。

背景技術：

1、氫能是一種可再生的清潔能源具有能量密度高、清潔環保等優點。氫能的利用主要包括三大技術氫氣的規模化制取、氫能燃料電池技術以及氫源技術，如何安全高效地貯存氫氣是目前急需解決的重要課題。

2、在眾多氫源技術中，固態儲氫技術具有材料儲氫密度高，存儲、運輸安全方便，放氫響應速度快，體積儲氫密度高，無溫室氣體排放，能夠與質子交換膜燃料電池匹配等特點，固態儲氫壓力低，泄露風險低，可靠性良好，具有極大的推廣前景。常見的固態儲氫材料如ab型tife儲氫材料、ab2型timn儲氫材料、ab5型lani5儲氫材料以及釩系固溶體儲氫材料等通常以粉體形式裝填于壓力容器內。為追求較高的裝置儲氫密度，儲氫粉體的裝填緊實度會較大，儲氫合金的膨脹會導致其裝填容器造成應力集中，使壓力容器的密封結構受損，進而使氫氣泄漏的可能性增大。

3、因此，亟需一種儲氫粉體網格壓合件及其裝配方法、固態儲氫裝置，以解決上述技術問題。

技術實現思路

1、本發明的目的在于，提供一種儲氫粉體網格壓合件及其裝配方法、固態儲氫裝置，能夠有效避免儲氫合金因吸氫膨脹引起的罐體應力集中的技術問題。

2、為解決上述技術問題，本發明首先提供一種儲氫粉體網格壓合件，包括具有多個網格的限位構件以及內嵌于限位構件的餅體床層，餅體床層包括多個子餅體，每一子餅體完全填充于對應的網格內；

3、其中，餅體床層的材料包括固態儲氫粉體、傳熱材料以及粘接劑，傳熱材料包括銅、鋁以及膨脹石墨中的至少一種。

4、優選地，固態儲氫粉體包括ti系固溶體儲氫材料、v系固溶體儲氫材料以及ab5型固溶體儲氫材料中的任意一種。

5、優選地，粘接劑包括聚四氟乙烯、氟橡膠、全氟醚橡膠以及硫化硅橡膠中的任意一種。

6、優選地，限位構件為鎂合金材料。

7、優選地，儲氫粉體網格壓合件包括位于限位構件的中心區域的第一通孔以及圍繞第一通孔四周設置的多個第二通孔，第一通孔以及第二通孔均完全貫穿儲氫粉體網格壓合件；

8、其中，每一第二通孔與第一通孔的間距相等，相鄰兩第二通孔的間距相等。

9、相應地，本發明還提供一種如上任意一項的儲氫粉體網格壓合件的裝配方法，方法包括：

10、s10，提供壓實底板，壓實底板包括多個柱狀凸起；

11、s20，提供限位構件，并將限位構件卡合在壓實底板中，每一柱狀凸起貫穿對應的網格；

12、s30，將固態儲氫粉體、傳熱材料以及粘結劑混合后形成的混合粉體裝填至壓實底板中；

13、s40，施加壓實力將混合粉體鋪平并壓實，得到餅體床層；

14、s50，對餅體床層進行脫模處理以去掉壓實底板，最終得到儲氫粉體網格壓合件。

15、優選地，s30步驟中，混合粉體的裝填密度為3～5kg/l。

16、優選地，s40步驟中，壓實力為300~500mpa。

17、相應地，本發明又提供一種固態儲氫裝置，包括具有容納腔的儲氫容器，容納腔內設置有多個如上任意一項的儲氫粉體網格壓合件，或者設置有多個如上任一項的儲氫粉體網格壓合件的裝配方法裝配形成的儲氫粉體網格壓合件。

18、優選地，容納腔內還設有換熱管以及導氣管，換熱管為u型管，u型管的兩端以及導氣管均貫穿多個儲氫粉體網格壓合件。

19、本發明的有益效果是：區別于現有技術的情況，本發明提供了一種儲氫粉體網格壓合件及其裝配方法、固態儲氫裝置，儲氫粉體網格壓合件包括具有多個網格的限位構件以及內嵌于限位構件的餅體床層，餅體床層包括多個子餅體，每一子餅體完全填充于對應的網格內，其中，餅體床層的材料包括固態儲氫粉體、傳熱材料以及粘接劑，傳熱材料包括銅、鋁以及膨脹石墨中的至少一種。本發明通過在限位構件中內嵌餅體床層，且餅體床層中的每一子餅體完全填充于對應的網格內，以使具有固態儲氫粉體的餅體床層被緊密地限位于網格中，從而有效消除固態儲氫粉體在后續吸氫膨脹引起的罐體應力集中，進而使固態儲氫裝置能夠安全、高效地貯存氫氣；同時餅體床層因含有高傳熱材料，可以有效改善固態儲氫粉體的傳熱性能，進而提高固態儲氫裝置的充放氫性能。

技術特征：

1.一種儲氫粉體網格壓合件，其特征在于，包括具有多個網格的限位構件以及內嵌于所述限位構件的餅體床層，所述餅體床層包括多個子餅體，每一所述子餅體完全填充于對應的所述網格內；

2.根據權利要求1所述的儲氫粉體網格壓合件，其特征在于，所述固態儲氫粉體包括ti系固溶體儲氫材料、v系固溶體儲氫材料以及ab5型固溶體儲氫材料中的任意一種。

3.根據權利要求1所述的儲氫粉體網格壓合件，其特征在于，所述粘接劑包括聚四氟乙烯、氟橡膠、全氟醚橡膠以及硫化硅橡膠中的任意一種。

4.根據權利要求1所述的儲氫粉體網格壓合件，其特征在于，所述限位構件為鎂合金材料。

5.根據權利要求1所述的儲氫粉體網格壓合件，其特征在于，所述儲氫粉體網格壓合件包括位于所述限位構件的中心區域的第一通孔以及圍繞所述第一通孔四周設置的多個第二通孔，所述第一通孔以及所述第二通孔均完全貫穿所述儲氫粉體網格壓合件；

6.一種如權利要求1~5任意一項所述的儲氫粉體網格壓合件的裝配方法，其特征在于，所述方法包括：

7.根據權利要求6所述的儲氫粉體網格壓合件的裝配方法，其特征在于，所述s30步驟中，所述混合粉體的裝填密度為3～5kg/l。

8.根據權利要求6所述的儲氫粉體網格壓合件的裝配方法，其特征在于，所述s40步驟中，所述壓實力為300~500mpa。

9.一種固態儲氫裝置，其特征在于，包括具有容納腔的儲氫容器，所述容納腔內設置有多個如權利要求1~5任意一項所述的儲氫粉體網格壓合件，或者設置有多個如權利要求6～8任一項所述的儲氫粉體網格壓合件的裝配方法裝配形成的儲氫粉體網格壓合件。

10.根據權利要求9所述的固態儲氫裝置，其特征在于，所述容納腔內還設有換熱管以及導氣管，所述換熱管為u型管，所述u型管的兩端以及所述導氣管均貫穿多個所述儲氫粉體網格壓合件。

技術總結
本發明提供了一種儲氫粉體網格壓合件及其裝配方法、固態儲氫裝置，儲氫粉體網格壓合件包括具有多個網格的限位構件以及內嵌于限位構件的餅體床層，餅體床層包括多個子餅體，每一子餅體完全填充于對應的網格內，其中，餅體床層的材料包括固態儲氫粉體、傳熱材料以及粘接劑，傳熱材料包括銅、鋁以及膨脹石墨中的至少一種。本發明通過在限位構件中內嵌餅體床層，且餅體床層中的每一子餅體完全填充于對應的網格內，能夠有效消除固態儲氫粉體在后續吸氫膨脹引起的罐體應力集中，進而使固態儲氫裝置能夠安全、高效地貯存氫氣；同時餅體床層因含有高傳熱材料，可以有效改善固態儲氫粉體的傳熱性能，進而提高固態儲氫裝置的充放氫性能。

技術研發人員：王澤淵,曾輝,張浩,郭俊,羅奇
受保護的技術使用者：武漢船用電力推進裝置研究所（中國船舶集團有限公司第七一二研究所）
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13