熱量自平衡的金屬氫化物氫增壓裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氫氣增壓的方法，利用金屬氫化物在較低溫度下放氫平臺壓較低，在較高溫度下放氫平臺壓較高的原理，達到氫氣增壓的目的。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)熱力學性質(zhì)，金屬氫化物放氫壓力隨溫度的變化遵循Van’ t Hoff方程:InPd= Δ H°/RT- Δ S°/R，其中，Pd為放氫平衡壓力，Λ硭和厶S °為反應的焓變和熵變。
[0003]當儲氫合金在較低溫度和較低壓力下吸氫飽和后，將金屬氫化物溫度升高到較高溫度，此時金屬氫化物將放出高壓的氫氣。金屬氫化物氫壓縮機既利用儲氫合金的該特性工作，根據(jù)選擇的儲氫材料不同，可實現(xiàn)不同比例的增壓效果。
[0004]目前市場上成熟的氫壓縮機為機械壓縮機，這種壓縮機因受壓縮比的限制，一般都需多級增壓方能達到高壓壓力，存在體積大、重量重、電耗高等缺點，而且會一定程度的降低氫氣純度，還需增設氫氣提純設備。
[0005]金屬氫化物氫壓縮機結(jié)構(gòu)緊湊，增壓效果明顯，具有很大的應用前景。但是目前市場上的金屬氫化物氫壓縮機，操作較為復雜，因多采用水浴、油浴加熱，對設備本身的密封性、穩(wěn)定性等有很大影響，而且這種方式高低溫換熱間隔大，造成壓縮間隔較長、壓縮效率低，難以實現(xiàn)大規(guī)模推廣應用。相對來說，電加熱方式升溫快、控溫穩(wěn)定，可設計成各種形狀適應待加熱設備，但高溫至低溫轉(zhuǎn)換較慢，因此在金屬氫化物氫壓縮機上基本沒有應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對以上問題，本發(fā)明提供一種操作簡單、熱量自平衡的金屬氫化物氫增壓裝置，包括金屬氫化物壓縮單元、熱交換單元、控制單元，金屬氫化物壓縮單元為兩個或兩個以上，熱交換單元包裹在金屬氫化物壓縮單元外壁，通過控制單元實現(xiàn)金屬氫化物氫增壓裝置的自動運行。
[0007]金屬氫化物壓縮單元內(nèi)部填充稀土系、鈦系或鎂系儲氫合金，氫氣以固態(tài)形式儲存。
[0008]熱交換單元為電加熱套，包裹在金屬氫化物壓縮單元外壁，均勻加熱，可設定0-1000 °c范圍內(nèi)溫度，并保持恒溫。
[0009]金屬氫化物壓縮單元之間具有回流通道，可控制后一級金屬氫化物壓縮單元中的氫氣回流至前一級的金屬氫化物壓縮單元，第一級金屬氫化物壓縮單元中的氫氣回流至氫源。
[0010]控制單元調(diào)控熱交換單元溫度、加熱時間，監(jiān)控金屬氫化物壓縮單元輸入、輸出流量和壓力。
[0011 ] 通過以下過程實現(xiàn)自動控制增壓。
[0012]金屬氫化物壓縮單元在較低溫度下吸氫，吸氫飽和后，設定高溫加熱，金屬氫化物壓縮單元放出高壓氫氣，當監(jiān)控的放氫壓力不足時，停止輸出氫氣，熱交換單元同時停止加熱；此時使金屬氫化物壓縮單元繼續(xù)放氫，并循環(huán)排至前一級金屬氫化物壓縮單元使其吸氫，由于儲氫材料放氫吸熱，內(nèi)部溫度迅速降低至常溫，如此可實現(xiàn)高低溫的快速切換。同樣的，第一級金屬氫化物壓縮單元通過將氫氣回流至氫源實現(xiàn)高低溫切換。
[0013]以上全部過程通過控制單元控制，自動運行、操作簡單，并可解決電加熱套本身高溫至低溫轉(zhuǎn)換慢的問題，代替?zhèn)鹘y(tǒng)水浴、油浴換熱，可大大簡化設備，減少安全隱患，提高設備穩(wěn)定性。
[0014]利用該氫增壓裝置，增壓快、效率高，且系統(tǒng)占地小、無噪聲、壓縮成本低、操作簡單、維護方便，具有很好的市場應用前景。
【附圖說明】
[0015]圖1實施例1中氫增壓裝置示意圖。
[0016]圖2實施例2中氫增壓裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明展開進一步的描述，但本發(fā)明并不僅限于此，可以在不改變其要點的范圍內(nèi)適當更改。
[0018]實施例1。
[0019]二級壓縮的金屬氫化物氫增壓裝置，包括兩個金屬氫化物壓縮單元2和2’、熱交換單元3、控制單元5，金屬氫化物壓縮單元2和2’內(nèi)部填充稀土系儲氫材料，金屬氫化物壓縮單元2和2’之間具有氫氣回流通道，熱交換單元3為電加熱片，最高溫度200°C，包裹在金屬氫化物壓縮單元2和2’外壁；氫源I輸入低壓氫至金屬氫化物壓縮單元2中，經(jīng)過一級壓縮的氫先儲存在緩沖容器4中，達到指定壓力后，進入金屬氫化物壓縮單元2’中，經(jīng)過二級壓縮后，該裝置可輸出高壓氫6，當輸出壓力不足時，氫氣回流至金屬氫化物壓縮單元2中，并使金屬氫化物壓縮單元2’內(nèi)部溫度迅速降低，通過控制單元5實現(xiàn)金屬氫化物氫增壓裝置的自動運行。
[0020]實施例2。
[0021]三級壓縮的金屬氫化物氫增壓裝置，包括三個金屬氫化物壓縮單元2、2’和2’’、熱交換單元3、控制單元4，金屬氫化物壓縮單元2、2’和2’’內(nèi)部填充鈦系儲氫材料，熱交換單元3為電加熱套，可設定最高500°C的溫度，具有隔熱功能，熱交換單元3包裹在金屬氫化物壓縮單元2、2’和2’ ’外壁；氫源I輸入低壓氫至金屬氫化物壓縮單元2中，經(jīng)過三級壓縮后，該裝置可輸出高壓氫5，通過控制單元4實現(xiàn)金屬氫化物氫增壓裝置的自動運行。
【主權(quán)項】
1.熱量自平衡的金屬氫化物氫增壓裝置，包括金屬氫化物壓縮單元、熱交換單元、控制單元，金屬氫化物壓縮單元為兩個或兩個以上，金屬氫化物壓縮單元之間具有回流通道，熱交換單元包裹在金屬氫化物壓縮單元外壁，通過控制單元控制金屬氫化物儲氫單元之間的氫氣回流，實現(xiàn)金屬氫化物氫增壓裝置的熱量自平衡和自動運行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱量自平衡的金屬氫化物氫增壓裝置，其特征在于，熱交換單元為電加熱套，可設定0~1000 °C范圍內(nèi)溫度，并保持恒溫。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱量自平衡的金屬氫化物氫增壓裝置，其特征在于，金屬氫化物壓縮單元之間具有回流通道，可控制后一級金屬氫化物壓縮單元中的氫氣回流至前一級的金屬氫化物壓縮單元，第一級金屬氫化物壓縮單元中的氫氣回流至氫源。
【專利摘要】本實用新型提供一種熱量自平衡的金屬氫化物氫增壓裝置，包括金屬氫化物壓縮單元、熱交換單元、控制單元，金屬氫化物壓縮單元為兩個或兩個以上，金屬氫化物壓縮單元之間具有回流通道，熱交換單元包裹在金屬氫化物壓縮單元外壁，通過控制單元控制金屬氫化物儲氫單元之間的氫氣回流，實現(xiàn)金屬氫化物氫增壓裝置的熱量自平衡和自動運行。本實用新型的氫增壓裝置采用電加熱方式，增壓快、效率高，且系統(tǒng)無噪聲、操作簡單、維護方便，具有很好的市場應用前景。
【IPC分類】F04B9/10
【公開號】CN205225595
【申請?zhí)枴緾N201520800416
【發(fā)明人】張沛龍, 朱永國
【申請人】北京浩運金能科技有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年10月13日