1.本发明涉及一种储氢设备及方法。
背景技术：
2.电力调峰是个问题，白天用电较多，夜间电力过剩。在夜间电力过剩时，可以通过电解制氢储氢，储存的氢气在白天电力高峰时以氢燃料电池方式发电，储存的氢气也可以在市场销售。而目前的储氢大都是组合氢瓶式，单位体积存储氢气少，冷却(或加热)换热件和储氢材料不能充分接触换热，换热效率小，投资成本较大。
3.cn214360247u公开了一种基于笼型水合物的储氢装置及系统，该装置包括：端盖和罐体，罐体为上端开口的筒体，包括内筒、外筒、螺旋盘管，内、外筒之间构成夹层，螺旋盘管在夹层中环绕内筒铺设；所述端盖上设置有进气口和出气口。外筒上设有冷却介质进口和冷却介质出口，冷却介质进口和冷却介质出口分别与螺旋盘管的两端相连通。内筒中间放置有碳材料多孔介质块。
4.cn114017667a公开了一种灵便式固态储氢装置，包括输送载板和内置有储氢材料的储氢罐，输送载板的顶部固定连接有四组等距设置的定位摆放组件，且每组定位摆放组件包含两个固定于输送载板上的运输对接台，储氢罐的外表面固定套有导热环式翅片。
技术实现要素：
5.有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种储氢设备，其可以提高换热效率，从而提高储氢效率和放氢效率。进一步地，其结构稳定。本发明的再一个目的在于提供一种采用如上所述的储氢设备进行储氢和放氢的方法。
6.本发明通过如下技术方案达到上述目的。
7.一方面，本发明提供一种储氢设备，包括反应釜体、盘管、导热片、传热介质导入管和传热介质导出管；
8.所述盘管和所述导热片均设置于所述反应釜体内；
9.所述盘管设置为两根以上；所述盘管为螺旋式盘管，其外轮廓呈筒体状结构；两根以上的盘管的横截面基本呈同心圆结构；所述盘管用于通入传热介质；
10.所述导热片设置为多块；多块导热片分布于所述盘管的外壁上，导热片之间间隔设置；
11.所述反应釜体的底部设置有氢气入口和传热介质导入管进口，所述反应釜体的顶部设置有氢气出口、传热介质导出管出口和储氢材料填装口；
12.所述氢气入口用于向所述反应釜体内通入氢气，所述氢气出口用于排出氢气，所述储氢材料填装口用于向所述反应釜体内填充储氢合金材料，使得储氢合金材料分布于所述反应釜体的内壁和所述盘管的外壁之间；
13.所述传热介质导入管设置为通过所述传热介质导入管进口与所述盘管的底端相连，用于向所述盘管内通入传热介质；所述传热介质导出管设置为通过所述传热介质导出
管出口与所述盘管的顶端相连，用于将所述盘管内的传热介质导出。
14.根据本发明所述的储氢设备，优选地，还包括限位槽钢和限位夹，二者用于对所述盘管进行限位；
15.所述限位槽钢为多根；所述限位槽钢竖向设置，其两端分别与所述反应釜体的顶部和底部相连；所述限位槽钢分布于相邻的所述盘管之间；所述限位槽钢包括垂直相连的第一板部和第二板部；所述第一板部靠近所述盘管的外壁的一侧设置，该外壁的一侧远离所述反应釜体的中心轴线；
16.所述限位夹呈u型，其设置为能够卡住所述盘管的外壁并固定于所述限位槽钢的第一板部上。
17.根据本发明所述的储氢设备，优选地，还包括多块支撑板；所述支撑板水平设置；所述支撑板设置于沿所述反应釜体的径向方向上的相邻的两个所述限位槽钢的第一板部之间。
18.根据本发明所述的储氢设备，优选地，所述储氢材料填装口位于所述反应釜体的顶部的中心位置；所述传热介质导出管出口设置为两个以上，并均匀分布于所述反应釜体的顶部；所述传热介质导入管进口设置为两个以上，并均匀分布于所述反应釜体的底部。
19.根据本发明所述的储氢设备，优选地：
20.所述盘管设置为四根；
21.所述传热介质导入管进口设置为两个；
22.所述传热介质导入管包括第一传热介质导入管和第二传热介质导入管；所述第一传热介质导入管具有第一主进口和两个第一分支流入口；所述第一主进口位于所述反应釜体的外部，所述第一分支流入口位于所述反应釜体内，且分别与其中的两根盘管的底端相连；
23.所述第二传热介质导入管具有第二主进口和两个第二分支流入口；所述第二主进口位于所述反应釜体的外部，所述第二分支流入口位于所述反应釜体内，且分别与另外两根盘管的底端相连。
24.根据本发明所述的储氢设备，优选地：
25.所述传热介质导出管出口设置为两个；
26.所述传热介质导出管包括第一传热介质导出管和第二传热介质导出管；所述第一传热介质导出管具有第一主出口和两个第一分支流出口；所述第一主出口位于所述反应釜体的外部，所述第一分支流出口位于所述反应釜体内，且分别与其中的两根盘管的顶端相连；
27.所述第二传热介质导出管具有第二主出口和两个第二分支流出口；所述第二主出口位于所述反应釜体的外部，所述第二分支流出口位于所述反应釜体内，且分别与另外两根盘管的顶端相连。
28.根据本发明所述的储氢设备，优选地，两个所述传热介质导入管进口以反应釜体的中心轴线为对称轴对称分布；两个所述传热介质导出管出口以反应釜体的中心轴线为对称轴对称分布。
29.根据本发明所述的储氢设备，优选地，所述导热片包括第一半片和第二半片，所述第一半片和所述第二半片上分别设置有弧形凹槽，所述弧形凹槽与所述盘管的外壁相匹
配；所述第一半片和所述第二半片通过所述弧形凹槽对称夹设于所述盘管的外壁上。
30.根据本发明所述的储氢设备，优选地：
31.所述反应釜体的侧壁上还设置有温度计口和压力表口；
32.所述储氢设备还包括温度计和压力表，所述温度计设置为能够通过所述温度计口插入所述反应釜体内，用于测量所述反应釜体内的温度；所述压力表设置为能够通过所述压力表口测量所述反应釜体内的氢气压力。
33.另一方面，本发明还提供一种采用如上所述的储氢设备进行储氢和放氢的方法，包括以下步骤：
34.1)通过所述传热介质导入管向所述盘管中通入冷却后的传热介质，对所述反应釜体内的储氢合金材料进行冷却，使得储氢合金材料处于设定温度以下；
35.2)通过所述氢气入口向所述反应釜体内通入氢气，氢气与储氢合金材料接触而被储氢合金材料进行吸收，从而达到储氢目的；
36.3)当需要放氢时，通过所述传热介质导入管向所述盘管中通入加热后的传热介质，对所述反应釜体内的储氢合金材料进行加热，使得储氢合金材料吸收的氢气被释放出来，从而达到放氢目的。
37.本发明的储氢设备可以提高储氢效率和放氢效率。根据本发明优选的技术方案，本发明通过设置两根以上的盘管和多块导热片，可以提高换热效率，从而提高储氢效率和放氢效率。本发明还通过设置限位槽钢、限位夹和支撑板，可以使得储氢设备结构稳定，使用更安全。
附图说明
38.图1为本发明的储氢设备的横截面的结构示意图。
39.图2为本发明的储氢设备的结构示意图。
40.图3为图2的反应釜体的顶部局部示意图。
41.图4为图2的反应釜体的底部局部示意图。
42.图5为盘管上设置导热片的示意图。
43.图6为图5的b-b向示意图。
44.附图标记说明如下：
45.100-反应釜体；101-氢气入口，102-传热介质导入管进口，103-氢气出口，104-传热介质导出管出口，105-储氢材料填装口，106-温度计口，107-压力表口；
46.200-盘管；
47.300-导热片；310-第一半片，320-第二半片；
48.410-传热介质导入管，411-第一传热介质导入管，4111-第一主进口，412-第二传热介质导入管，4121-第二主进口，420-传热介质导出管；421-第一传热介质导出管，4211-第一主出口，422-第二传热介质导出管，4221-第二主出口；
49.510-限位槽钢，511-第一板部，512-第二板部，520-限位夹，530-支撑板。
具体实施方式
50.下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并
不限于此。
51.本发明的储氢设备包括反应釜体、盘管、导热片、传热介质导入管、传热介质导出管、限位槽钢、限位夹、支撑板、温度计和压力表。下面进行详细描述。
52.《反应釜体》
53.反应釜体可以为筒状结构。反应釜体可以竖向设置或水平设置，优选为竖向设置，即反应釜体的中心轴线竖直设置。
54.反应釜体上设置有氢气入口、传热介质导入管进口、氢气出口、传热介质导出管出口、储氢材料填装口、温度计口和压力表口。这样有利于安全地进行储氢和放氢。
55.氢气入口位于反应釜体的底部，具体地，氢气入口位于反应釜体的底部的一侧。氢气入口用于向反应釜体内通入氢气。这样便于氢气与储氢合金材料的接触与反应。
56.氢气出口设置于反应釜体的顶部，具体地，氢气出口设置于反应釜体的顶部的一侧。氢气出口用于排出氢气。
57.传热介质导入管进口为一个以上，优选为两个以上，例如为两个。传热介质导入管进口均匀分布于反应釜体的底部。根据本发明的一个实施方式，传热介质导入管进口为两个，两个所述传热介质导入管进口以反应釜体的中心轴线为对称轴对称分布。传热介质导入管进口用于安装传热介质导入管。这样有利于通过向盘管内通入传热介质而对储氢合金材料进行加热或制冷。
58.传热介质导出管出口为一个以上，优选为两个以上，例如为两个。传热介质导出管出口均匀分布于反应釜体的顶部。根据本发明的一个实施方式，传热介质导出管出口为两个，两个所述传热介质导出管出口以反应釜体的中心轴线为对称轴对称分布。传热介质导出管出口用于安装传热介质导出管。
59.储氢材料填装口用于向所述反应釜体内填充储氢合金材料，使得储氢合金材料分布于所述反应釜体的内壁和所述盘管的外壁之间。储氢材料填装口设置于反应釜体的顶部。具体地，储氢材料填装口位于反应釜体的顶部的中心位置。这样方便向反应釜体内加入储氢合金材料。
60.温度计口和压力表口可以分别设置于反应釜体的侧壁上。温度计设置为能够通过温度计口插入反应釜体内，用于测量反应釜体内的温度。这样方便控制对储氢合金材料的加热温度或冷却温度。
61.压力表设置为能够通过压力表口测量反应釜体内的氢气压力。这样有利于安全和准确地进行储氢和放氢。
62.《盘管、传热介质导入管和传热介质导出管》；
63.盘管设置于反应釜体内。盘管可以为螺旋式盘管，其外轮廓呈筒体状结构。盘管设置为两根以上，优选为三根以上，例如为四根。两根以上的盘管的横截面基本呈同心圆结构，即大内径的盘管套于小内径的盘管的外部。盘管用于通入传热介质。
64.传热介质导入管的一部分和传热介质导出管的一部分均位于反应釜体内。传热介质导入管设置为通过传热介质导入管进口与盘管的底端相连。传热介质导出管设置为通过传热介质导出管出口与盘管的顶端相连。即从传热介质导入管流入传热介质，流向盘管内，然后从传热介质导出管流出。流出后的传热介质可以通过加热设备或冷却设备再进行加热或冷却。传热介质导出管的出口端与传热介质导入管的入口端可以相连通，这样传热介质
可以不断循环。这样有利于对反应釜体内的储氢合金材料进行快速加热或冷却。
65.在某些实施方案中，传热介质导入管、传热介质导出管可以为一根以上，优选为两根以上。每根传热介质导入管可以设置一个主进口和多个分支流入口(例如可以为两个以上)，主进口和各个分支流入口相连通，主进口位于反应釜体的外部，分支流入口位于反应釜体的内部，分支流入口与其中一部分的盘管的底端相连。每根传热介质导出管可以设置一个主出口和多个分支流出口(例如可以为两个以上)，主出口和各个分支流出口相连通，主出口位于反应釜体的外部，分支流出口位于反应釜体内，并分别与其中一部分的盘管的顶端相连。
66.根据本发明的一个实施方式，盘管为四根，传热介质导入管进口设置为两个；传热介质导入管包括第一传热介质导入管和第二传热介质导入管。第一传热介质导入管具有第一主进口和两个第一分支流入口。第一主进口位于反应釜体的外部，第一分支流入口位于反应釜体内，且分别与其中的两根盘管的底端相连。第二传热介质导入管具有第二主进口和两个第二分支流入口。第二主进口位于反应釜体的外部，第二分支流入口位于反应釜体内，且分别与另外两根盘管的底端相连。
67.在某些实施方案中，盘管为四根，传热介质导出管出口设置为两个。传热介质导出管包括第一传热介质导出管和第二传热介质导出管。第一传热介质导出管具有第一主出口和两个第一分支流出口。第一主出口位于反应釜体的外部，第一分支流出口位于反应釜体内，且分别与其中的两根盘管的顶端相连。第二传热介质导出管具有第二主出口和两个第二分支流出口。第二主出口位于反应釜体的外部，第二分支流出口位于反应釜体内，且分别与另外两根盘管的顶端相连。
68.在某些实施方案中，传热介质从第一传热介质导入管流入其中两根盘管内，然后从第一传热介质导出管流出；同时，传热介质从第二传热介质导入管流入其中另外两根盘管内，然后从第二传热介质导出管流出。实现通过盘管的冷却对反应釜体内的储氢合金材料进行降温。
69.《限位槽钢、限位夹和支撑板》
70.限位槽钢、限位夹和支撑板用于对盘管进行限位和支撑。
71.限位槽钢为多根。限位槽钢的长度方向与反应釜体的中心轴线方向一致。在某些实施方案中，限位槽钢竖向设置，其两端分别与反应釜体的顶部和底部相连。限位槽钢分布于相邻的盘管之间。相邻的盘管之间均匀设置多个限位槽钢，例如可以为三个以上。可以根据盘管的内径大小进行设置，盘管的内径较大时，可以多设置几个限位槽钢。
72.在某些具体的实施方案中，限位槽钢包括垂直相连的第一板部和第二板部。第一板部靠近盘管的外壁的一侧设置，该外壁的一侧远离反应釜体的中心轴线。
73.根据本发明的一个实施方式，限位槽钢为18～36根，均匀分布于反应釜体内，用于对盘管进行限位。
74.本发明的限位夹呈u型，其设置为能够卡住盘管的外壁并固定于限位槽钢的第一板部上。限位夹为多个，并均匀分布。
75.支撑板为多块。在某些实施方案中，支撑板水平设置。支撑板设置于盘管中的相邻的层的管之间的空隙内。支撑板设置于沿反应釜体的径向方向上的相邻的两个限位槽钢的第一板部之间。具体地，支撑部的一端与其中一个限位槽钢的第一板部的内侧相连，同时，
支撑板的一侧与第二板部的内侧相连；支撑板的另一端与另一个限位槽钢的第一板部的外侧相连。
76.《导热片》
77.导热片为多块。导热片设置于反应釜体内。多块导热片分布于盘管的外壁上。导热片与盘管的外壁之间的夹角(即导热片所在平面与其所在某一处管的中心线之间的夹角，该夹角可以记为α)大于15
°
且小于165
°
，优选为大于30
°
且小于140
°
，更优选为大于60
°
且小于120
°
，例如可以为90
°
。导热片之间间隔设置。
78.在某些实施方案中，导热片包括第一半片和第二半片，第一半片和第二半片上分别设置有弧形凹槽。弧形凹槽与盘管的外壁相匹配。第一半片和第二半片通过弧形凹槽对称夹设于盘管的外壁上。导热片的外轮廓基本呈长方形。这样的导热片一方面有利于安装和维修，另一方面，有利于扩大换热面积，通过导热片与盘管之间的夹角设置可以扰动氢气气流，从而完成氢气与储氢合金材料充分接触，避免氢气和储氢合金材料之间的接触死角，保证吸附氢气的有效工作，大幅提高换热效率，从而提高吸氢效率。
79.本发明还提供采用如上所述的储氢设备进行储氢和放氢的方法，包括以下步骤：
80.1)通过所述传热介质导入管向所述盘管中通入冷却后的传热介质，对所述反应釜体内的储氢合金材料进行冷却，使得储氢合金材料处于设定温度以下；
81.2)通过所述氢气入口向所述反应釜体内通入氢气，氢气与储氢合金材料接触而被储氢合金材料进行吸收，从而达到储氢目的；
82.3)当需要放氢时，通过所述传热介质导入管向所述盘管中通入加热后的传热介质，对所述反应釜体内的储氢合金材料进行加热，使得储氢合金材料吸收的氢气被释放出来，从而达到放氢目的。
83.在本发明中，储氢合金材料可以为钛基储氢合金材料、镁基储氢合金材料等，没有特别限制。传热介质可以根据需要设置，例如可以为水。
84.在本发明中，可以向反应釜体内通入高压氢气，氢气与储氢材料接触，在低温高压下达到吸氢储氢目的。
85.在本发明中，可以通过加热储氢合金材料释放氢气。即在高温低压下释放氢气。
86.冷却时的设定温度可以根据需要设置，例如可以为1～40℃。
87.实施例1
88.图1为本发明的储氢设备的横截面的结构示意图。图2为本发明的储氢设备的整体结构示意图。图3为图2的反应釜体的顶部局部示意图。图4为图2的反应釜体的底部局部示意图。图5为盘管上设置导热片的示意图。图6为图5的b-b向示意图。
89.如图1至图6所示，本发明的储氢设备包括反应釜体100、盘管200、多块导热片300、传热介质导入管410、传热介质导出管420、限位槽钢510、限位夹520、支撑板530、温度计(未示出)和压力表(未示出)。
90.如图2和图4所示，反应釜体100为筒状结构。在本实施例中，反应釜体100竖向设置。反应釜体100的底部设置有氢气入口101和传热介质导入管进口102。氢气入口101用于向反应釜体100内通入氢气。传热介质导入管进口102设置为两个以上，例如为两个，并均匀分布于反应釜体100的底部。两个传热介质导入管进口102以反应釜体100的中心轴线为对称轴对称分布。传热介质导入管进口102用于安装传热介质导入管410。
91.如图2和图3所示，反应釜体100的顶部设置有氢气出口103、传热介质导出管出口104和储氢材料填装口105。氢气出口103用于排出氢气。传热介质导出管出口104设置为两个以上，例如为两个，并均匀分布于反应釜体100的顶部。两个传热介质导出管出口104以反应釜体100的中心轴线为对称轴对称分布。传热介质导出管出口104用于安装传热介质导出管420。储氢材料填装口105位于所述反应釜体的顶部的中心位置。储氢材料填装口105用于向反应釜体100内填充储氢合金材料，使得储氢合金材料分布于反应釜体100的内壁和盘管200的外壁之间的空隙内。
92.反应釜体100的侧壁上还设置有温度计口106和压力表口107。温度计能够通过温度计口106插入反应釜体100内，用于测量反应釜体100内的温度。压力表能够通过压力表口107测量反应釜体100内的氢气压力。
93.如图1、图2和图5所示，盘管200和导热片300均设置于反应釜体100内。传热介质导入管410的一部分和传热介质导出管420的一部分均位于反应釜体100内。
94.如图1所示，盘管200为两根以上，优选为三根以上，例如为四根。盘管200为螺旋式盘管，其外轮廓呈筒体状结构。四根盘管200的横截面基本呈同心圆结构，即大内径的盘管200套于小内径的盘管200的外部。盘管200用于通入传热介质。传热介质能够加热和制冷，从而可以对储氢合金材料进行加热或进行冷却。
95.如图5和图6所示，导热片300为多块。导热片300分布于盘管200的外壁上，且与盘管200的外壁之间的夹角(记为α)大于60
°
且小于120
°
，例如可以为90
°
。导热片300之间间隔设置。导热片300包括第一半片310和第二半片320。第一半片310和第二半片320上分别设置有弧形凹槽。弧形凹槽与盘管200的外壁相匹配。第一半片310和第二半片320通过弧形凹槽对称夹设于盘管200的外壁上。导热片300的外轮廓基本呈长方形。
96.如图2和图4所示，传热介质导入管410通过传热介质导入管进口102与盘管200的底端相连。具体地，传热介质导入管410包括第一传热介质导入管411和第二传热介质导入管412。第一传热介质导入管411具有第一主进口4111和两个第一分支流入口。第一主进口4111位于反应釜体100的外部，第一分支流入口位于反应釜体100内，且分别与其中的两根盘管200的底端相连。第二传热介质导入管412具有第二主进口4121和两个第二分支流入口。第二主进口4121位于反应釜体100的外部，第二分支流入口位于反应釜体100内，且分别与另外两根盘管200的底端相连。
97.如图2和图3所示，传热介质导出管420通过传热介质导出管出口104与盘管200的顶端相连。传热介质导出管420包括第一传热介质导出管421和第二传热介质导出管422。第一传热介质导出管421具有第一主出口4211和两个第一分支流出口。第一主出口4211位于反应釜体100的外部，第一分支流出口位于反应釜体100内，且分别与其中的两根盘管200的顶端相连。第二传热介质导出管422具有第二主出口4221和两个第二分支流出口。第二主出口4221位于反应釜体100的外部，第二分支流出口位于反应釜体100内，且分别与另外两根盘管200的顶端相连。
98.如图1和图2所示，限位槽钢510、限位夹520和支撑板530用于对盘管200进行限位和支撑。
99.限位槽钢510为多根。限位槽钢510的长度方向与反应釜体100的中心轴线方向一致。限位槽钢510的两端分别与反应釜体100的顶部和底部相连。限位槽钢510分布于相邻的
盘管200之间。限位槽钢510包括垂直相连的第一板部511和第二板部512。第一板部511靠近盘管200的外壁的一侧设置，该外壁的一侧远离反应釜体100的中心轴线。限位夹520呈u型，其设置为能够卡住盘管200的外壁并固定于限位槽钢510的第一板部511上。
100.支撑板530水平设置。支撑板530为多块。支撑板530设置于沿反应釜体100的径向方向上的相邻的两个限位槽钢510的第一板部511之间。支撑板530分布于盘管200之间的空隙内。
101.下面介绍采用如上所述的储氢设备进行储氢和放氢的方法：
102.1)通过所述传热介质导入管410向所述盘管200中通入冷却后的传热介质，传热介质从传热介质导出管420流出，对反应釜体100内的储氢合金材料进行冷却，使得储氢合金材料处于设定温度以下，例如可以为10℃以下；
103.2)通过所述氢气入口101向所述反应釜体100内通入氢气，氢气与储氢合金材料接触而被储氢合金材料进行吸收，从而达到储氢目的；
104.3)当需要放氢时，通过所述传热介质导入管410向所述盘管200中通入加热后的传热介质，传热介质从传热介质导出管420流出，对所述反应釜体100内的储氢合金材料进行加热，使得储氢合金材料吸收的氢气被释放出来，从而达到放氢目的。在本实施例中，传热介质为水。
105.本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。