專利名稱：儲氫裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種儲氫裝置(Hydrogen storage apparatus)，特別是涉及一種用以儲存一儲氫合金(Hydrogen storage alloy)的儲氫裝置，使得氫氣于該儲氫裝置進出時，熱傳效率更佳，且因合金在罐體內部應力均勻，結構穩(wěn)定不易變形，以提高安全性。
背景技術：
在過去，將氫氣視為一種燃料來使用，已廣泛的被注意。當世界上的石油存量正被快速耗盡的同時，氫氣的供應卻是無盡的。再者，氫氣屬于一成本較低的燃料，雖然目前氫氣還是比石油要來得昂貴。氫氣于所有燃料中，具有最高的能量密度，且因為氫氣燃燒所產生的副產物為水，因此本質上來說并不具任何污染性。
雖然以氫氣作為燃料具有非常廣泛的潛在應用價值，不過在氫氣的利用上卻有一主要的缺點，即缺乏令人滿意的儲氫媒體。公知技術將氫氣于高壓下儲存于一壓力罐體，或于一極低溫的狀態(tài)下，以液態(tài)氫的形式儲存。以壓縮氣體方式來儲存氫氣，需要使用龐大的罐體，因而增加搬運上的困難度。另外，由于氫氣具有低密度的性質，儲存于罐體中的氫氣容量將會受到限制。再者，由于氫氣極度易燃，當用作汽車燃料時，若以液態(tài)方式儲存，對安全性來說會產生極大的問題。此外，制造液態(tài)氫的成本非常昂貴。
公知技術亦或利用某些金屬和合金以反復的儲存及釋放氫氣，由于某些金屬和合金具有高度的儲氫效率，因此被視為極佳的儲氫材料。非常多的金屬合金皆被視為適合將氫氣儲存于其原子或晶體結構中。盡管上述的儲存方法極為方便且安全，但在儲氫效率上，仍有進一步提高的空間。例如，熱傳能力可以提高或抑制氫氣于儲氫系統(tǒng)中的金屬合金的進出交換效率。如一般的反應，要從一金屬氫化物的晶體結構中將氫氣釋放，需要輸入一些能量，通常是輸入熱量。而要將氫氣置入一金屬合金的晶體結構中時，便會釋放出能量，通常釋放的也是熱量。
儲氫合金于氫化的過程中所釋放的熱量必須被移除，若熱量沒有被有效的移除，將會使得氫化過程變慢，甚至終止，這對于快速吸氫而言，是一個極為嚴重的問題。于快速吸氫的過程中，儲氫合金會快速的被氫化，并且產生大量的熱量。此外，當儲氫合金使用一段時間的后，儲氫合金會有微粉化的現象發(fā)生。微粉化的儲氫合金會漸漸積聚在儲氫罐體的底部。當儲氫罐進行充氫程序時，由于罐體底部的合金會因吸氫而產生約20％的膨脹率，進而導致罐體內上、下部因受力不均，而易使罐體變形，以致破損。例如，于美國專利第6,666,034號所披露的氫儲運裝置即有上述的缺點。
于美國專利第6,626,323號所披露的儲氫裝置中，其裝置結構亦無法有效的散熱及防止微粉化合金的位移。而于美國專利第6,709,497號所披露的儲氫結構，由于尚需導熱管(Heat exchangertube)來散熱，整體熱傳效果較為不高，設計較為復雜，且成本亦相對較高。
因此本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有較佳熱傳效率及安全性的儲氫裝置，以解決上述問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一目的在于提供一種用以儲存一儲氫合金(Hydrogen storagealloy)的儲氫裝置，使得氫氣于該儲氫裝置進出時，熱傳效率更佳。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用以儲存一儲氫合金(Hydrogen storagealloy)的儲氫裝置，用以當儲氫合金于吸放氫過程中而微粉化時，降低儲氫合金的位移量，以防止儲氫罐的變形。
根據本發(fā)明的一較佳具體實施例的儲氫裝置，其包含有一儲氫罐(Hydrogen storage canister)、至少一第一分隔物(Partition)以及至少一第二分隔物。儲氫罐定義一長軸(Longitudinal axis)。至少一第一分隔物用以將儲氫罐分隔為至少一隔間(Compartment)。至少一第二分隔物用以將至少一隔間分隔為數個次隔間，且儲氫合金置放于該數個次隔間中。至少一第二分隔物包含數個巢室(Cell)，所述巢室皆具有一內壁(Cell wall)并且排列成一蜂巢式結構(Honeycomb configuration)，每一巢室的內壁與儲氫罐定義的長軸相垂直。儲氫裝置進一步包含至少一第二濾片，用以包覆至少一第二分隔物的外表面。
所述的儲氫裝置，其中該儲氫罐包含至少一控制閥(Control valve)，該至少一控制閥用以控制氫氣于該儲氫罐的進出。
所述的儲氫裝置，其中該儲氫罐另包含至少一第一濾片(Filter)以及至少一壓環(huán)(Ring)，每一該至少一壓環(huán)用以將相對應的該第一濾片固定于相對應的該控制閥的底部，且該至少一第一濾片僅允許氫氣通過。
所述的儲氫裝置，其中該至少一第一濾片的孔隙(Porosity)小于1.0微米。
所述的儲氫裝置，其中該至少一第一分隔物為一濾片。
所述的儲氫裝置，其中該至少一第二分隔物具有可撓性，使得所述次隔間的大小為可調整的。
所述的儲氫裝置，其中該至少一第二分隔物具有一方型蜂巢式結構(Rectangle-shaped honeycomb configuration)。
所述的儲氫裝置，其中該至少一第二分隔物具有一扇型蜂巢式結構(Fan-shaped honeycomb configuration)。
所述的儲氫裝置，其中該儲氫裝置進一步包含一濾心(Filter center)，該濾心通過該至少一第一分隔物以及該至少一第二分隔物的中心，用以過濾氫氣。
因此，通過本發(fā)明的儲氫裝置，不僅充分改善了氫氣于儲氫裝置進出時的熱傳效率，并且確保微粉化的儲氫合金于每一巢室中，以防止儲氫罐因微粉化的儲氫合金位移量太大，使得儲氫罐內的應力不均而使罐體變形。此外，本發(fā)明的儲氫裝置適用于直式或橫式的應用。
關于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進一步的了解。


圖1為本發(fā)明的一具體實施例的儲氫裝置外部視圖。
圖2為圖1所示的儲氫裝置的分解圖。
圖3為圖2所示的第二分隔物的三種不同疏密度的展開圖。
圖4A為圖2所示的第二分隔物的俯視圖。
圖4B為圖2所示的第二分隔物的側視圖。
圖5為本發(fā)明的另一具體實施例的儲氫裝置分解圖。
圖6為本發(fā)明的另一具體實施例的儲氫裝置分解圖。
圖7為本發(fā)明的另一具體實施例的儲氫裝置外部視圖。
圖8為本發(fā)明的另一具體實施例的儲氫裝置外部視圖。
圖9為圖8所示的儲氫裝置的分解圖。
圖10A為圖9所示的第二分隔物的附視圖。
圖10B為圖9所示的第二分隔物的側視圖。
圖11為本發(fā)明的另一具體實施例的儲氫裝置分解圖。
圖12為本發(fā)明的另一具體實施例的儲氫裝置分解圖。
其中，附圖標記說明如下10、24、30、40、50、64、70儲氫裝置12、52儲氫罐13、33、53、73第一分隔物14、34、54、74第二分隔物16、16a、56、56a 控制閥18、18a、58、58a 第一濾片20、20a、60、60a 壓環(huán)22尾蓋32濾心46第二濾片62上蓋Y 長軸具體實施方式
請參閱圖1至圖3，圖1為本發(fā)明的一具體實施例的儲氫裝置10外部視圖。圖2為圖1所示的儲氫裝置10的分解圖。圖3為圖2所示的第二分隔物14的三種不同疏密度的展開圖。儲氫裝置10用以儲存一儲氫合金(Hydrogen storage alloy)(圖中未示)。如圖2所示，儲氫裝置10包含一儲氫罐(Hydrogen storage canister)12、至少一第一分隔物(Partition)13、至少一第二分隔物14、一控制閥(Control valve)16、一第一濾片(Filter)18、一壓環(huán)(Ring)20以及一尾蓋(Bottom cover)22。儲氫罐12定義一長軸(Longitudinal axis)Y。于此實施例中，儲氫裝置10包含二個第一分隔物13以及一個第二分隔物14。第一分隔物13為一濾片，且用以將儲氫罐12分隔為至少一隔間(Compartment)。第一分隔物13還可過濾氫氣，亦即僅允許氫氣通過，并且可以避免儲氫合金粉末跑出。
控制閥16用以控制氫氣于儲氫罐12的進出。壓環(huán)20用以將第一濾片18固定于控制閥16的底部，且第一濾片18僅允許氫氣通過，使得儲氫裝置10于吸/放氫時，可以避免儲氫合金粉末跑出。第一濾片18的孔隙(Porosity)設計為小于1.0微米，效果較佳。尾蓋22用以罩住儲氫罐12的底部，以防止氫氣及儲氫合金泄漏，如圖1所示。
第二分隔物14用以將至少一隔間分隔為數個次隔間，儲氫合金置放于所述次隔間中。第二分隔物14包含數個巢室(Cell)，每一巢室皆具有一內壁(Cell wall)并且排列成一蜂巢式結構(Honeycomb configuration)，每一巢室的內壁皆與長軸Y相垂直。儲氫合金置放于第二分隔物14的每一巢室中，以減少微粉化的儲氫合金積聚于儲氫罐12底部。此外，第二分隔物14具有可撓性，使得所述次隔間的大小為可調整的。借此，可依據不同的需求，而改變所述次隔間的疏密度，以進一步增進熱傳導效率，如圖3所示。
請參閱圖4A以及圖4B，圖4A為圖2所示的第二分隔物14的俯視圖。圖4B為圖2所示的第二分隔物14的側視圖。由于第二分隔物14中每一巢室的內壁皆與長軸Y相垂直，使得第二分隔物14與儲氫罐12的內壁相接觸的面積增加，進而增進熱傳導效率，如圖4B所示。第二分隔物14的上下表面具有一扇型蜂巢式結構(Fan-shaped honeycomb configuration)，如圖4A所示。此外，儲氫裝置10進一步包含至少一第二濾片(圖中未示)，第二濾片用以包覆第二分隔物14的外表面，確保微粉化的儲氫合金于每一巢室中，以防止儲氫罐因微粉化的儲氫合金位移量太大，使得儲氫罐內的應力不均而使罐體變形。由于儲氫合金皆被限制于第二分隔物14的每一巢室中，本發(fā)明的儲氫裝置10適用于直式或橫式的應用。
請參閱圖5，圖5為本發(fā)明的另一具體實施例的儲氫裝置24分解圖。儲氫裝置24與儲氧裝置10主要不同之處在于，儲氫裝置24將儲氫裝置10的尾蓋22替換為一控制閥16a、一第一濾片18a以及一壓環(huán)20a。控制閥16a、第一濾片18a以及壓環(huán)20a的功能及原理與控制閥16、第一濾片18以及壓環(huán)20相同。當儲氫裝置24的氫氣填充完成時，可同時將控制閥16以及控制閥16a打開，并且以高純度氫氣吹洗儲氫罐12內部。借此，儲氫罐12內不被儲氫合金吸收的不純物將可被吹出，以更加提高氫氣的純度達99.9999％以上。圖5中的儲氫裝置24的功能與圖2中的儲氫裝置10相同，在此不再贅述。
請參閱圖6，圖6為本發(fā)明的另一具體實施例的儲氫裝置30分解圖。儲氫裝置30與儲氫裝置10主要不同之處在于儲氫裝置30包含一濾心(Filtercenter)32、二個第一分隔物33以及三個第二分隔物34。濾心32通過每一第一分隔物33以及每一第二分隔物34的中心，用以過濾氫氣，并使得儲存于下層儲氫合金的氫氣可以快速放出。此外，由于儲氫裝置30的第二分隔物34的尺寸較儲氫裝置10的第二分隔物14來得小，使得第二分隔物34較容易成形，且儲氫合金的位移量也較小。圖6中的儲氫裝置30的功能與圖2中的儲氫裝置10相同，在此不再贅述。
請參閱圖7，圖7為本發(fā)明的另一具體實施例的儲氫裝置40分解圖。儲氫裝置40與儲氫裝置30主要不同之處在于儲氫裝置40于每一第二分隔物34中，另包含一第二分隔物34。于每一第二分隔物34外，皆包覆一第二濾片46。相較于儲氫裝置30，儲氫裝置40將第二分隔物分為內外兩層，可進一步減少儲氫合金的位移量。此外，當儲氫罐的尺寸較大時，將第二分隔物分為內外兩層的設計較容易制造成形。圖7中的儲氫裝置40的功能與圖2、6中的儲氫裝置10、30相同，在此不再贅述。
請參閱圖8至圖9，圖8為本發(fā)明的另一具體實施例的儲氫裝置50外部視圖。圖9為圖8所示的儲氫裝置50的分解圖。儲氫裝置50用以儲存一儲氫合金(Hydrogen storage alloy)(圖中未示)。如圖9所示，儲氫裝置50包含一儲氫罐(Hydrogen storage canister)52、至少一第一分隔物(Partition)53、至少一第二分隔物54、一控制閥(Control valve)56、一第一濾片(Filter)58、一壓環(huán)(Ring)60以及一上蓋(Top cover)62。儲氫罐52定義一長軸(Longitudinalaxis)Y。于此實施例中，儲氫裝置50包含二個第一分隔物53以及一個第二分隔物54。第一分隔物53為一濾片，且用以將儲氫罐52分隔為至少一隔間(Compartment)。第一分隔物53還可過濾氫氣，亦即僅允許氫氣通過，并且可以避免儲氫合金粉末跑出。此外，第一分隔物53用以包覆第二分隔物54的外表面，確保微粉化的儲氫合金于每一巢室中，以防止儲氫罐因微粉化的儲氫合金位移量太大，使得儲氫罐內的應力不均而使罐體變形。
控制閥56用以控制氫氣于儲氫罐52的進出。壓環(huán)60用以將第一濾片58固定于控制閥56的內開口處，且第一濾片58僅允許氫氣通過，使得儲氫裝置50于吸/放氫時，可以避免儲氫合金粉末跑出。第一濾片58的孔隙設計為小于1.0微米，效果較佳。上蓋62用以罩住儲氫罐52的頂部，以防止氫氣及儲氫合金泄漏，如圖8所示。
第二分隔物54用以將至少一隔間分隔為數個次隔間，儲氫合金置放于所述次隔間中。第二分隔物54包含數個巢室(Cell)，每一巢室皆具有一內壁(Cell wall)并且排列成一蜂巢式結構(Honeycomb configuration)，每一巢室的內壁皆與長軸Y相垂直。儲氫合金置放于第二分隔物54的每一巢室中，以減少微粉化的儲氫合金積聚于儲氫罐52底部。此外，第二分隔物54具有可撓性，使得所述次隔間的大小為可調整的。借此，可依據不同的需求，而改變所述次隔間的疏密度，以進一步增進熱傳導效率。
請參閱圖10A以及圖10B，圖10A為圖9所示的第二分隔物54的俯視圖。圖10B為圖9所示的第二分隔物54的側視圖。由于第二分隔物54中每一巢室的內壁皆與長軸Y相垂直，使得第二分隔物54與儲氫罐52的上下壁相接觸的面積增加，進而增進熱傳導效率，如圖10A所示。第二分隔物54的側表面具有一方型蜂巢式結構(Rectangle-shaped honeycomb configuration)，如圖10B所示。由于儲氫合金皆被限制于第二分隔物54的每一巢室中，本發(fā)明的儲氫裝置50乃適用于直式或橫式的應用。
請參閱圖11，圖11為本發(fā)明的另一具體實施例的儲氫裝置64分解圖。儲氫裝置64與儲氫裝置50主要不同之處在于，儲氫裝置64另包含一控制閥56a、一第一濾片58a以及一壓環(huán)60a。控制閥56a、第一濾片58a以及壓環(huán)60a的功能及原理與控制閥56、第一濾片58以及壓環(huán)60相同。當儲氫裝置64的氫氣填充完成時，可同時將控制閥56以及控制閥56a打開，并且以高純度氫氣吹洗儲氫罐52內部。借此，儲氫罐52內不被儲氫合金吸收的不純物將可被吹出，以更加提高氫氣的純度達99.9999％以上。圖11中的儲氫裝置64的功能與圖9中的儲氫裝置50相同，在此不再贅述。
請參閱圖12，圖12為本發(fā)明的另一具體實施例的儲氫裝置70分解圖。儲氫裝置70與儲氫裝置50主要不同之處在于儲氫裝置70包含三個第一分隔物73以及二個第二分隔物74。相較于儲氫裝置50，儲氧裝置70將第二分隔物分為兩層，可進一步減少儲氫合金的位移量。圖12中的儲氫裝置70的功能與圖9中的儲氫裝置50相同，在此不再贅述。
相較于公知技術，本發(fā)明的儲氫裝置不僅充分改善了氫氣于儲氫裝置進出時的熱傳效率，并且確保微粉化的儲氫合金于每一巢室中，以防止儲氫罐因微粉化的儲氫合金位移量太大，使得儲氫罐內的應力不均而使罐體變形。本發(fā)明的儲氫裝置并且通過二控制閥的設計，進一步提高氫氣的純度。此外，本發(fā)明的儲氫裝置適用于直式或橫式的應用。
通過以上較佳具體實施例的詳述，希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并非以上述所披露的較佳具體實施例來對本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請的專利范圍的范疇內。
權利要求
1.一種用以儲存一儲氫合金的儲氫裝置，該儲氫裝置包含一儲氫罐，該儲氫罐定義一長軸；至少一第一分隔物，該至少一第一分隔物用以將該儲氫罐分隔為至少一隔間；以及至少一第二分隔物，該至少一第二分隔物用以將該至少一隔間分隔為數個次隔間，該儲氫合金置放于該數個次隔間中；其中，該至少一第二分隔物包含數個巢室，所述巢室皆具有一內壁并且排列成一蜂巢式結構，每一所述巢室的內壁與該長軸相垂直。
2.如權利要求1所述的儲氫裝置，其中該儲氫罐包含至少一控制閥，該至少一控制閥用以控制氫氣于該儲氫罐的進出。
3.如權利要求2所述的儲氫裝置，其中該儲氫罐另包含至少一第一濾片以及至少一壓環(huán)，每一該至少一壓環(huán)用以將相對應的該第一濾片固定于相對應的該控制閥的底部，且該至少一第一濾片僅允許氫氣通過。
4.如權利要求3所述的儲氫裝置，其中該至少一第一濾片的孔隙小于1.0微米。
5.如權利要求1所述的儲氫裝置，其中該至少一第一分隔物為一濾片。
6.如權利要求1所述的儲氫裝置，其中該至少一第二分隔物具有可撓性，使得所述次隔間的大小可調整。
7.如權利要求1所述的儲氫裝置，其中該至少一第二分隔物具有一方型蜂巢式結構。
8.如權利要求1所述的儲氫裝置，其中該至少一第二分隔物具有一扇型蜂巢式結構。
9.如權利要求8所述的儲氫裝置，其中該儲氫裝置進一步包含一濾心，該濾心通過該至少一第一分隔物以及該至少一第二分隔物的中心，用以過濾氫氣。
10.如權利要求9所述的儲氫裝置，其中該儲氫裝置進一步包含至少一第二濾片，該至少一第二濾片用以包覆該至少一第二分隔物的外表面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種儲氫裝置，其包含有一儲氫罐、至少一第一分隔物及至少一第二分隔物。儲氫罐定義一長軸。至少一第一分隔物用以將儲氫罐分隔為至少一隔間。至少一第二分隔物用以將至少一隔間分隔為數個次隔間，且儲氫合金置放于該數個次隔間中。至少一第二分隔物包含數個巢室，所述巢室皆具有一內壁并且排列成一蜂巢式結構。第二分隔物具有一方型蜂巢式結構或扇型蜂巢式結構。每一巢室的內壁與儲氫罐定義的長軸相垂直，使得氫氣于儲氫裝置進出時，熱傳效率更佳，且因合金在罐體內部應力均勻，結構穩(wěn)定不易變形，以提高安全性。
文檔編號F17C13/00GK1800694SQ200410094188
公開日2006年7月12日 申請日期2004年12月31日 優(yōu)先權日2004年12月31日
發(fā)明者施志剛, 黃先進, 法漢·白普丁 申請人:漢氫科技股份有限公司