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儲氫合金在能量轉換技術方面的應用—儲氫與輸氫技術

2024-07-10 來源:杭州洛達氫能裝備發(fā)展有限公司 瀏覽數(shù):570

氫能源是未來社會的新能源和清潔能源之一,其關鍵技術之一就是安全且經(jīng)濟的儲存和輸送。傳統(tǒng)高壓氣儲運及液態(tài)氫儲運有不安全、能

氫能源是未來社會的新能源和清潔能源之一,其關鍵技術之一就是安全且經(jīng)濟的儲存和輸送。傳統(tǒng)高壓氣儲運及液態(tài)氫儲運有不安全、能耗高、經(jīng)濟性差等缺陷,而金屬氫化物儲氫密度比液氫高,氫以原子態(tài)儲存于合金中,重新放出來時受熱效應與速度的制約,不易爆炸,安全程度高。

01、對儲氫器的要求

基本要求:

①提高熱傳導性——將吸氫時產(chǎn)生的熱量及時排走,同時能從外部得到釋放氫必要的熱量;

②改善粉末床的傳質特性,防止粉末流動,避免粉末堆積緊實;

③提供氫化物足夠多的膨脹空間(吸氫后體積膨脹約25%);

④密封、耐壓、抗氫脆;

⑤耐用、壽命長。

目前技術:

①真空燒結多孔儲氫復合材料(孔隙率大但損失儲氫量);

②鍍銅壓塊復合儲氫材料(有吸氫膨脹空間,改善了導熱性,但增加成本);

③與液體溶劑混合組成漿料復合材料;

④分隔床和直接混裝技術(防止粉末流動,確保傳熱特性,但成本高)。

02、金屬氫化物儲氫裝置的結構

當向2塊多孔板組成的小隔室內導入氫氣時,氫沿著整個多孔板的板面向吸氫合金內擴散,并被儲存起來,產(chǎn)生的熱量經(jīng)多孔板對面的加熱冷卻器排走。放氫時,通過加熱冷卻器加熱合金層,氫通過多孔板向外流出。(特點:合金層的厚度總保持一定,在吸收和釋放氫過程中沒有任何傳熱損失)

圖1 內部間隔型吸氫裝置

圖2 單元層疊型儲氫裝置

圖3 分割型儲氫桶示意圖

圖4 套筒形翅片熱交換儲氫器

圖5 金屬氫化物儲氫桶略圖

圖6 翅片式熱交換儲氫裝置

原則上保證材料儲氫量大;熱交換充分、方便;能充分利用可選用的廢熱;加料盡可能多;體積盡量小;質量盡量輕,安全性盡可能好。

03、金屬氫化物輸氫

主要限制:輸送裝置的質量。

要求:合金輸氫時應質量輕、儲氫量大,儲氫容器也應質量輕。

目前技術:

①鎂系合金質量輕、儲氫量大,但氫化時需高溫高壓,使容器質量增大;

②輕量間歇式輸氫裝置(容器外側充入惰性氣體,使容器內外壓差相等,不必采用耐壓結構,減輕質量);

③用LaNi5或TiFe作儲氫材料,質量與高壓鋼瓶相同,容器體積減小到1/4。

04、儲氫容器開發(fā)現(xiàn)狀

目前所開發(fā)的儲氫裝置,儲氫量最小的只有0.7m?,大的達2000m?。

作為儲氫材料有AB系、AB2系、AB5系等。

容器熱交換結構有內部冷熱型、內部隔離型、外部冷熱型、多管型、鍍銅壓塊型等。

05、汽車用氫化物箱

MH氫汽車優(yōu)勢:

①不會排放出CO等含碳化合物和氮化合物,利于保護環(huán)境;

②金屬氫化物具有加熱釋氫的特性,可利用汽車尾氣熱量加熱隨車儲存的金屬氫化物;

③現(xiàn)代內燃機汽車稍加改造就可用氫做燃料,氫發(fā)動機的熱效率比燒汽油好。

MH氫汽車吸氫合金要求:

①吸熱能小

②放氫壓力為零點幾MPa

③儲氫密度高

④性能劣化少

⑤成本低

⑥壽命長

圖7 MH氫汽車的燃料供給系統(tǒng)

目前技術:

①TiFe氫化物,屬于低溫工作型,發(fā)動機冷水作為熱源,不需要另外的輔助熱源。發(fā)動機冷卻水約90℃,足以供給TiFe氫化物分級所需熱能。

②鎂系氫化物,屬于高溫工作型,燃料箱以汽車排氣為熱源。放氫時高溫熱源最低約300℃,啟動時需輔助熱源。發(fā)動機排氣溫度高,適于做氫化物分解熱源。

圖8 TiFe系氫化物汽車燃料供給系統(tǒng)

圖9 鎂系氫化物汽車燃料供給系統(tǒng)

洛達氫能以固態(tài)儲氫為核心,擁有從儲氫合金研發(fā)到裝備設計制造的全流程技術,為用戶提供從工商業(yè)發(fā)電、加氫站、到車載儲氫的氫能定制化解決方案。


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