一種帶有鐵基合金復(fù)合材料儲(chǔ)氫瓶的發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】一種帶有鐵基合金復(fù)合材料儲(chǔ)氫瓶的發(fā)電裝置。一種固態(tài)氫發(fā)電裝置,包括儲(chǔ)氫裝置、氫氣供應(yīng)裝置、發(fā)電電池裝置等。所述儲(chǔ)氫裝置，包括儲(chǔ)氫瓶，儲(chǔ)氫瓶內(nèi)含有儲(chǔ)氫顆粒，該儲(chǔ)氫顆粒的平均直徑為20微米至200微米，具有被多孔壁環(huán)繞的內(nèi)部空腔；在儲(chǔ)氫瓶的一端設(shè)置有氣孔，氣孔內(nèi)設(shè)置有過濾器；所述儲(chǔ)氫瓶的殼體包括鐵基合金內(nèi)膽和碳纖維增強(qiáng)層。
【專利說明】 一種帶有鐵基合金復(fù)合材料儲(chǔ)氫瓶的發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種新型能源，尤其是一種固態(tài)氫電池，具體涉及儲(chǔ)氫裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前汽車的動(dòng)力普遍使用燃油，由于石油資源有限，人們不得不尋求新的替代能源，例如電能、太陽能等等。作為汽車燃油的替代物，包括已知的液化石油氣和液化天然氣。使用這些替代物的汽車排放的有害氣體相對(duì)較少，但是仍然未能從根本上解決能源及污染的問題。
[0003]氫氣作為燃料的應(yīng)用越來越受到重視，氣態(tài)的氫非常容易爆炸。在氫動(dòng)力交通工具領(lǐng)域，可以將氫氣存儲(chǔ)在交通工具的車載高壓容器中。這樣的存儲(chǔ)系統(tǒng)在體積水平上效率不高，并且由于存儲(chǔ)壓力過高，例如5，000-10，OOOpsi (大約350-700 Bar)的氣壓，因而存在安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提出一種固態(tài)氫發(fā)電裝置，以固態(tài)氫作為能源，將固態(tài)氫轉(zhuǎn)化為電能，用電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)做功。本固態(tài)氫發(fā)電裝置通過配套相關(guān)的輔助裝置，如儲(chǔ)氫裝置、氫氣供應(yīng)裝置、發(fā)電電池裝置等，實(shí)現(xiàn)節(jié)省燃油及降低廢氣排放的目的。
[0005]所述儲(chǔ)氫裝置包括儲(chǔ)氫瓶,儲(chǔ)氫瓶內(nèi)含有儲(chǔ)氫顆粒，該儲(chǔ)氫顆粒能將活化后的氫氣，以固態(tài)形式儲(chǔ)存起來，并在吸熱時(shí)釋出儲(chǔ)存的氫氣。所述儲(chǔ)氫顆粒具有被多孔壁環(huán)繞的內(nèi)部空腔。儲(chǔ)氫瓶的一端設(shè)置有氣孔，氣孔內(nèi)設(shè)置有過濾器。過濾器由金屬粉末燒結(jié)成型或是由不銹鋼微密網(wǎng)制成，可允許氫氣流通而過濾阻止其它氣體及雜質(zhì)進(jìn)入儲(chǔ)氫瓶內(nèi)。在將氫氣注入儲(chǔ)氫瓶時(shí)，氫氣經(jīng)過濾器進(jìn)入儲(chǔ)氫瓶內(nèi)部，此時(shí)儲(chǔ)氫瓶內(nèi)含有的儲(chǔ)氫顆粒迅速吸收氫氣，經(jīng)過活化后，將大量氫分子轉(zhuǎn)化成固態(tài)氫而儲(chǔ)存于儲(chǔ)氫瓶內(nèi)部，使氫不再以高壓氣態(tài)的形式儲(chǔ)存，從而達(dá)到安全儲(chǔ)運(yùn)目的。
[0006]所述氫氣供應(yīng)裝置可通過儲(chǔ)氫瓶氣孔處的導(dǎo)氣管將儲(chǔ)氫顆粒儲(chǔ)存的固態(tài)氫以氣態(tài)氫分子方式釋出，送入發(fā)電電池裝置。
[0007]所述發(fā)電電池裝置與一般的電池結(jié)構(gòu)類似，只是所采用的材料不同。
[0008]本發(fā)明提供的儲(chǔ)氫技術(shù)和發(fā)電裝置有效地解決了氣態(tài)儲(chǔ)存方式所存在的一系列問題，添補(bǔ)了該【技術(shù)領(lǐng)域】的空白，具有創(chuàng)新性。該儲(chǔ)氫技術(shù)及發(fā)電裝置可用于各種交通工具，以其安全可靠、短時(shí)高效、經(jīng)濟(jì)便捷、環(huán)保節(jié)能等特點(diǎn)，有著廣闊的發(fā)展前景。使用固態(tài)氫作為能源可以解決石油排放廢氣造成的環(huán)境污染，而且使用固態(tài)氫作為能源可以降低成本。
[0009]上述儲(chǔ)氫裝置所說的儲(chǔ)氫瓶內(nèi)含有儲(chǔ)氫顆粒，該儲(chǔ)氫顆粒的平均直徑為20微米至200微米，具有被多孔壁環(huán)繞的內(nèi)部空腔。在儲(chǔ)氫瓶的一端設(shè)置有氣孔，氣孔內(nèi)設(shè)置有過濾器。所述儲(chǔ)氫瓶的殼體包括鐵基合金內(nèi)膽和碳纖維增強(qiáng)層。
[0010]進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)氫顆粒的平均直徑為50微米至80微米。[0011]進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)氫顆粒是納米碳管、納米玻璃球、納米陶瓷。納米沸石、納米纖維或這些材料的混合物。
[0012]進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)氫顆粒具有I至30微米的壁厚，優(yōu)選I至10微米的壁厚。
[0013]進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)氫顆粒的壁為多孔壁，所述多孔壁中的孔徑為50埃-1000埃，優(yōu)選多孔壁中的孔徑為200埃-500埃。
[0014]進(jìn)一步地，所述過濾器由金屬粉末燒結(jié)成型制成，或由不銹鋼微密網(wǎng)制成，且含有金屬鈕。
[0015]進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)氫瓶殼體的鐵基合金內(nèi)膽壁厚為2-6毫米。
[0016]進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)氫瓶殼體的碳纖維增強(qiáng)層厚度是0.5 - 5mm。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明固態(tài)氫發(fā)電裝置示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明固態(tài)氫發(fā)電電池裝置示意圖。
[0019]圖中I儲(chǔ)氫瓶，2儲(chǔ)氧器，3發(fā)電電池裝置，12儲(chǔ)氫瓶氣孔，13過濾器，22儲(chǔ)氧器氣孔，31發(fā)電電池裝置的電能輸出口。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]圖1所示為本發(fā)明固態(tài)氫發(fā)電裝置示意圖。該裝置包括儲(chǔ)氫瓶I，儲(chǔ)氧器2和發(fā)電電池裝置3。儲(chǔ)氫瓶I和儲(chǔ)氧器2分別通過儲(chǔ)氫瓶氣孔12和儲(chǔ)氧器氣孔22與發(fā)電電池裝置3連接，儲(chǔ)氫瓶氣孔12內(nèi)設(shè)置過濾器13，發(fā)電電池裝置的電能輸出口 31與電機(jī)連接。
[0022]所述儲(chǔ)氫瓶I內(nèi)含有儲(chǔ)氫顆粒，儲(chǔ)氫瓶I氣孔12與發(fā)電電池裝置3連接。
[0023]所述儲(chǔ)氧器2內(nèi)部儲(chǔ)存氧氣，儲(chǔ)氧器2氣孔22與發(fā)電電池裝置3連接。
[0024]所述發(fā)電電池裝置3以多孔質(zhì)氫燃料極(陽極)和空氣極(陰極)以及聚合物電解質(zhì)膜疊合形成發(fā)電電池裝置，電能通過電能輸出口 31與電機(jī)連接。
[0025]所述儲(chǔ)氫顆粒的平均直徑為20微米至200微米，優(yōu)選50微米至80微米。
[0026]所述儲(chǔ)氫顆?？梢允羌{米碳管、納米玻璃球、納米陶瓷。納米沸石、納米纖維或這些材料的混合物。該儲(chǔ)氫顆粒具有I至30微米，優(yōu)選I至10微米的壁厚。
[0027]所述儲(chǔ)氫顆粒的壁為多孔壁，所述多孔壁中的孔徑為50埃-1000埃，優(yōu)選200埃-500埃。
[0028]所述過濾器13由金屬粉末燒結(jié)成型制成或由不銹鋼微密網(wǎng)制成，所述過濾器含有金屬鈀。
[0029]所述儲(chǔ)氫瓶的殼體包括鐵基合金內(nèi)膽和碳纖維增強(qiáng)層。所述鐵基合金內(nèi)膽壁厚2-6毫米，所述碳纖維增強(qiáng)層厚度是0.5 - 5mm。
[0030]圖2所示為本發(fā)明固態(tài)氫發(fā)電電池裝置示意圖。該裝置以多孔質(zhì)氫燃料極(陽極)和空氣極(陰極)以及聚合物電解質(zhì)膜重疊形成發(fā)電電池裝置。在陽極，氫分解為氫離子(質(zhì)子)和電子，聚合物電解質(zhì)膜僅允許質(zhì)子穿過而至陰極，電子沿外電路移到陰極，在陰極與氧進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)變成水(H20)。在電子移動(dòng)過程中獲得電能。
[0031]實(shí)施例1 使用含有以下質(zhì)量％化學(xué)元素的鐵基合金制備本發(fā)明固態(tài)氫儲(chǔ)氫裝置的儲(chǔ)氫瓶內(nèi)膽，鉻25，鎳4，錳2.5，硅1，碳0.5，氮0.3，和余量的鐵。儲(chǔ)氫瓶內(nèi)膽的壁厚為2毫米。將碳纖維增強(qiáng)材料附著在內(nèi)膽上固化形成儲(chǔ)氫瓶的殼體，所述碳纖維增強(qiáng)層厚度是0.5mm。
[0032]實(shí)施例2
重復(fù)實(shí)施例1的操作，只是化學(xué)元素的質(zhì)量％修改為鉻30,鎳3,猛2,娃1.2,碳1.5,氮0.1，和余量的鐵。儲(chǔ)氫瓶內(nèi)膽的壁厚為5mm。所述碳纖維增強(qiáng)層厚度是2.5mm。
[0033]實(shí)施例3
重復(fù)實(shí)施例1的操作，只是某些化學(xué)元素的質(zhì)量％修改為鉻28，鎳4，錳3，氮0.2，和余量的鐵。儲(chǔ)氫瓶內(nèi)膽的壁厚修改為6mm。所述碳纖維增強(qiáng)層厚度是5mm。
[0034]實(shí)施例4
重復(fù)實(shí)施例2的操作，只是某些化學(xué)元素的質(zhì)量％修改為硅1.8，碳1.4。儲(chǔ)氫瓶內(nèi)膽的壁厚修改為4mm。
[0035]實(shí)施例5
重復(fù)實(shí)施例1的操作，只是化學(xué)元素的質(zhì)量％修改為鉻26,鎳3.4,猛2,娃1.2,碳0.8,氮0.25，和余量的鐵。儲(chǔ)氫瓶內(nèi)膽的壁厚修改為3mm。
[0036]實(shí)施例6
重復(fù)實(shí)施例4的操作，只是某些化學(xué)元素的質(zhì)量％修改為鎳3.3，錳2.2。儲(chǔ)氫瓶內(nèi)膽的壁厚修改為4.5mm。
[0037]實(shí)施例7
重復(fù)實(shí)施例2的操作，只是某些化學(xué)元素的質(zhì)量％修改為錳2.4，硅1.5。儲(chǔ)氫瓶內(nèi)膽的壁厚修改為5.2mm。
[0038]實(shí)施例8
重復(fù)實(shí)施例3的操作，只是某些化學(xué)元素的質(zhì)量％修改為鉻30，錳2.3。儲(chǔ)氫瓶內(nèi)膽的厚度修改為3.4mm。
[0039]本發(fā)明固態(tài)氫發(fā)電裝置將氫氣作為能源可以降低成本，解決石油排放廢氣造成的環(huán)境污染。所述儲(chǔ)氫裝置可以達(dá)到安全儲(chǔ)運(yùn)目的，為使用氫能源提供了技術(shù)保障。
【權(quán)利要求】
1.一種固態(tài)氫發(fā)電裝置，包括儲(chǔ)氫裝置、氫氣供應(yīng)裝置和發(fā)電電池裝置，所述儲(chǔ)氫裝置包括儲(chǔ)氫瓶，儲(chǔ)氫瓶內(nèi)含有儲(chǔ)氫顆粒，該儲(chǔ)氫顆粒的平均直徑為20微米至200微米，具有被多孔壁環(huán)繞的內(nèi)部空腔；在儲(chǔ)氫瓶的一端設(shè)置有氣孔，氣孔內(nèi)設(shè)置有過濾器；所述儲(chǔ)氫瓶的殼體包括鐵基合金內(nèi)膽和碳纖維增強(qiáng)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)氫顆粒的平均直徑為50微米至80微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)氫顆粒是納米碳管、納米玻璃球、納米陶瓷、納米沸石、納米纖維或這些材料的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)氫顆粒具有I至30微米的壁厚。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述多孔壁中的孔徑為50 埃-1000 埃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述過濾器由金屬粉末燒結(jié)成型制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述過濾器由不銹鋼微密網(wǎng)制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述過濾器含有金屬鈀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)氫瓶殼體的鐵基合金內(nèi)膽壁厚為2-6毫米。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述固態(tài)氫的發(fā)電裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)氫瓶殼體的碳纖維增強(qiáng)層厚度是0.5 — 5mm。
【文檔編號(hào)】H01M8/06GK103972558SQ201410134261
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】黃曉東 申請(qǐng)人:上海華篷防爆科技有限公司