一种基于分级结构的模块化固态储氢罐体的制作方法

1.本发明涉及固态储氢技术领域，特别是涉及一种基于分级结构的模块化固态储氢罐体。


背景技术：

2.随着现代社会的进步与经济的发展，对能源的需求量也日益增加，以石油、煤、天然气为代表的传统化石能源属于不可再生能源，面临着逐渐枯竭的困境。氢能因其燃烧热值高、零排放以及可以作为一种高密度能源存储的载体，金属氢化物为代表的固态储氢材料在吸放氢时不仅会产生热量，同时还会发生膨胀与收缩，应力会对罐内结构产生冲击，因此储氢材料如果没有均匀分散，应力集中则会破坏罐体的内部结构，在技术上已有多种固态储氢的技术方案。
3.如:一种金属氢化物储氢罐(cn105387341a),采用支撑架及多孔金属作为隔板，罐体装填需逐层填充，自下而上的填充方式使得填充效率较低，影响规模化生产,罐体无特殊换热结构，储氢合金粉末与外界的换热渠道仅通过粉末床体的自换热，换热效率较低；
4.储氢装置(cn100549492c)，采用密集型蜂窝状结构，用以导热及组织粉末流动，但蜂窝状结构对合金粉体填充有阻隔作用，填充效率较低，结构成本较高，双蜂巢结构间需添加阻隔部件以阻止粉体流动，实际罐体装填时需分层逐步填充，影响填充效率；
5.一种具有高换热特性的固态储氢装置(cn111188988b)、储氢罐(cn114440122a)，采用无盖腔体作为单个储氢单元，需要额外的罐体内部布置额外的结构组件用以支撑(卡扣及支撑结构，提高储氢罐体加工难度；罐体外壁与内部腔体之间由于支撑结构的存在，浪费罐体有效体积，并影响罐体内部的换热效率；无盖腔体对粉末填充率要求高，合金膨胀粉化易溢出腔体造成粉末的流失与堆积，造成粉末流动，并直接作用在缝隙，造成应力集中。
6.本发明的技术目的设计一种基于分级结构的模块化固态储氢罐体，以解决上述存在的技术问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种基于分级结构的模块化固态储氢罐体，以解决上述背景技术中提出的问题，采用分级结构设计，通过将罐体分为子母两级：子罐用于粉料装填及换热增强，母罐用于承压；两级结构在装配阶段通过轻微挤压形成挤压配合，使换热路径连续，并避免粉料漏入缝隙；分级结构彼此独立，便于罐体加工及储氢合金粉末装填，提升罐体填充效率，降低罐体加工成本。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种基于分级结构的模块化固态储氢罐体，包括罐体，所述罐体包括外罐体和多个内罐体，所述外罐体内安装所述内罐体，所述内罐体与外罐体之间通过滑体连接，所述内罐体包括内罐体壁和多个合金粉体腔室，所述合金粉体腔室通过内罐体壁、金属导热翅片和氢气通路管组成，所述氢气通路管设置于所述内罐体中心位置，所述氢气通路管上端与
上盖板的螺纹孔螺纹连接，所述上盖板设置于所述内罐体上端，多个所述金属导热翅片与所述氢气通路管的管壁连接。
10.优选的，多个所述内罐体之间延所述外罐体方向分级螺纹连接，多个所述内罐体之间通过氢气通路管连接联通。
11.优选的，所述内罐体安装于所述外罐体内，所述内罐体与所述外罐体之间间隙设置，所述内罐体与所述外罐体之间0.45-1.5mm间隙。
12.优选的，所述内罐体为半密闭结构，所述氢气通路管与所述合金粉体腔室联通，所述上盖板与多个所述合金粉体腔室密闭连接。
13.优选的，每个所述内罐体为独立结构，所述外罐体内能够放置不少于1个的内罐体。
14.优选的，每个所述内罐体之间装配阶段通过挤压连接。
15.优选的，所述氢气通路管外壁上设置有多个壁槽，所述壁槽与所述金属导热翅片滑动连接，所述内罐体内壁上设置有内壁滑槽，所述内壁滑槽与所述金属导热翅片滑动连接。
16.优选的，所述内壁滑槽上设置有多个固定齿，所述固定齿与所述金属导热翅片一端滑动横柱滑动连接，所述滑动横柱连接于所述金属导热翅片上，所述滑动横柱由上至下插入所述固定齿上，所述金属导热翅片另一端插入所述壁槽内。
17.优选的，所述金属导热翅片的长度大于所述氢气通路管与所述内罐体之间的距离。
18.优选的，所述滑体对称设置于所述外罐体内壁上，所述滑体包括滑动块和滑座，所述滑座设置于所述外罐体内壁上，所述滑动块滑动连接于所述滑座上，所述滑动块为
“┣”
形状。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.(1)采用分级结构设计，通过将罐体分为子母两级：子罐用于粉料装填及换热增强，母罐用于承压；两级结构在装配阶段通过轻微挤压形成挤压配合，使换热路径连续，并避免粉料漏入缝隙；
21.(2)分级结构彼此独立，便于罐体加工及储氢合金粉末装填，提升罐体填充效率，降低罐体加工成本；
22.(3)分级结构中子罐采用半密闭设计：除中心通孔用于气体交换外，其余均采用密闭设计，上盖采用螺纹固定，便于粉料的装填与运输；同时粉料在吸放氢膨胀过程中粉化可能导致粉末的位移问题也得到解决；
23.(4)子罐加装有换热翅片结构，结构数量可根据实际粉料填充量及导热需求进行增减，提升粉末床体的换热效率；
24.(5)子罐可独立于母罐单独加工装填，对于不同规格需求的罐体，子罐可作为单独模块，通过改变母罐尺寸，进行单一模块堆积，满足不同的储氢场景需求。
附图说明
25.图1为本发明基于分级结构的模块化固态储氢罐体整体结构示意图。
26.图2为本发明内罐体结构示意图。
27.图3为本发明固定齿结构原理示意图。
28.图4为本发明滑体结构原理示意图。
29.图5为本发明氢气通路管壁槽结构示意图。
30.附图标记：1、罐体，2、外罐体，3、内罐体，4、滑体，5、内罐体壁，6、合金粉体腔室，7、金属导热翅片，8、氢气通路管，9、上盖板，10、壁槽，11、内壁滑槽，12、固定齿，13、滑动横柱，14、滑动块，15、滑座。
具体实施方式
31.下面内容结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
32.一种基于分级结构的模块化固态储氢罐体，包括罐体1，所述罐体1包括外罐体2和多个内罐体3，所述外罐体2内安装所述内罐体3，所述内罐体3与外罐体2之间通过滑体4连接，所述内罐体3包括内罐体壁5和多个合金粉体腔室6，所述合金粉体腔室6通过内罐体壁5、金属导热翅片7和氢气通路管8组成，所述氢气通路管8设置于所述内罐体6中心位置，所述氢气通路管8上端与上盖板9的螺纹孔螺纹连接，所述上盖板9设置于所述内罐体3上端，多个所述金属导热翅片7与所述氢气通路管8的管壁连接。
33.分级结构彼此独立，便于罐体加工及储氢合金粉末装填，提升罐体填充效率，降低罐体加工成本；采用分级结构设计，通过将罐体分为子母两级：子罐(内罐体)用于粉料装填及换热增强，母罐(外罐体)用于承压；两级结构在装配阶段通过轻微挤压形成挤压配合，使换热路径连续，并避免粉料漏入缝隙。
34.多个所述内罐体3之间延所述外罐体2方向分级螺纹连接，多个所述内罐体3之间通过氢气通路管8连接联通；分级结构中子罐采用半密闭设计：除中心通孔用于气体交换外，其余均采用密闭设计，上盖采用螺纹固定，便于粉料的装填与运输；同时粉料在吸放氢膨胀过程中粉化可能导致粉末的位移问题也得到解决。
35.所述内罐体3安装于所述外罐体2内，所述内罐体3与所述外罐体2之间间隙设置，所述内罐体3与所述外罐体2之间0.45-1.5mm间隙。
36.所述内罐体3为半密闭结构，所述氢气通路管8与所述合金粉体腔室6联通，所述上盖板9与多个所述合金粉体腔室6密闭连接。
37.每个所述内罐体3为独立结构，所述外罐体2内能够放置不少于1个的内罐体3；子罐可独立于母罐单独加工装填，对于不同规格需求的罐体，子罐可作为单独模块，通过改变母罐尺寸，进行单一模块堆积，满足不同的储氢场景需求。
38.每个所述内罐体3之间装配阶段通过挤压连接。
39.所述氢气通路管9外壁上设置有多个壁槽10，所述壁槽10与所述金属导热翅片7滑动连接，所述内罐体3内壁上设置有内壁滑槽11，所述内壁滑槽11与所述金属导热翅片7滑动连接。
40.所述内壁滑槽11上设置有多个固定齿12，所述固定齿12与所述金属导热翅片7一端滑动横柱滑动13连接，所述滑动横柱13连接于所述金属导热翅片7上，所述滑动横柱13由上至下插入所述固定齿12上，所述金属导热翅片7另一端插入所述壁槽10内。
41.所述金属导热翅片7的长度大于所述氢气通路管9与所述内罐体3之间的距离；子罐加装有换热翅片结构，结构数量可根据实际粉料填充量及导热需求进行增减，提升粉末
床体的换热效率，换热翅片长度大于内罐体3的内径，主要是在进行热量扩散时，内罐体3压力过大，为保证罐体的安全通过金属导热翅片7成拱形设计合金粉体腔室6内，在放热过程中通过拱形受压力挤压进行前移，在前移中滑动横柱在多个固定齿内移动，以消耗热量产生的压力，在后期消耗完成后在进行回位，解决了热量膨胀对罐体的压力冲击。
42.所述滑体4对称设置于所述外罐体2内壁上，所述滑体4包括滑动块14和滑座15，所述滑座15设置于所述外罐体2内壁上，所述滑动块14滑动连接于所述滑座15上，所述滑动块14为
“┣”
形状；通过设计的
“┣”
形状，能够在进行多个内罐体3进行安装过程中通过滑动块的下移带动每个内罐体向下挤压，实现每个罐体的压实，保证在合金粉料没有缝隙，实现除氢气通管之外的上盖板的密封性能，挤压的更加彻底，同时吸放氢膨胀过程中粉化可能导致粉末的位移问题也得到解决。
43.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换均视为在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于分级结构的模块化固态储氢罐体，包括罐体，其特征在于，所述罐体包括外罐体和多个内罐体，所述外罐体内安装所述内罐体，所述内罐体与外罐体之间通过滑体连接，所述内罐体包括内罐体壁和多个合金粉体腔室，所述合金粉体腔室通过内罐体壁、金属导热翅片和氢气通路管组成，所述氢气通路管设置于所述内罐体中心位置，所述氢气通路管上端与上盖板的螺纹孔螺纹连接，所述上盖板设置于所述内罐体上端，多个所述金属导热翅片与所述氢气通路管的管壁连接。2.根据权利要求1所述的一种基于分级结构的模块化固态储氢罐体，其特征在于，多个所述内罐体之间延所述外罐体方向分级螺纹连接，多个所述内罐体之间通过氢气通路管连接联通。3.根据权利要求1所述的一种基于分级结构的模块化固态储氢罐体，其特征在于，所述内罐体安装于所述外罐体内，所述内罐体与所述外罐体之间间隙设置，所述内罐体与所述外罐体之间0.45-1.5mm间隙。4.根据权利要求1所述的一种基于分级结构的模块化固态储氢罐体，其特征在于，所述内罐体为半密闭结构，所述氢气通路管与所述合金粉体腔室联通，所述上盖板与多个所述合金粉体腔室密闭连接。5.根据权利要求1所述的一种基于分级结构的模块化固态储氢罐体，其特征在于，每个所述内罐体为独立结构，所述外罐体内能够放置不少于1个的内罐体。6.根据权利要求5所述的一种基于分级结构的模块化固态储氢罐体，其特征在于，每个所述内罐体之间装配阶段通过挤压连接。7.根据权利要求1所述的一种基于分级结构的模块化固态储氢罐体，其特征在于，所述氢气通路管外壁上设置有多个壁槽，所述壁槽与所述金属导热翅片滑动连接，所述内罐体内壁上设置有内壁滑槽，所述内壁滑槽与所述金属导热翅片滑动连接。8.根据权利要求7所述的一种基于分级结构的模块化固态储氢罐体，其特征在于，所述内壁滑槽上设置有多个固定齿，所述固定齿与所述金属导热翅片一端滑动横柱滑动连接，所述滑动横柱连接于所述金属导热翅片上，所述滑动横柱由上至下插入所述固定齿上，所述金属导热翅片另一端插入所述壁槽内。9.根据权利要求8所述的一种基于分级结构的模块化固态储氢罐体，其特征在于，所述金属导热翅片的长度大于所述氢气通路管与所述内罐体之间的距离。10.根据权利要求1所述的一种基于分级结构的模块化固态储氢罐体，其特征在于，所述滑体对称设置于所述外罐体内壁上，所述滑体包括滑动块和滑座，所述滑座设置于所述外罐体内壁上，所述滑动块滑动连接于所述滑座上，所述滑动块为
“┣”
形状。

技术总结
本发明公开了一种基于分级结构的模块化固态储氢罐体，包括罐体，所述罐体包括外罐体和多个内罐体，所述外罐体内安装所述内罐体，所述内罐体与外罐体之间通过滑槽连接，所述内罐体包括内罐体壁和合金粉体腔室，所述合金粉体腔室通过内罐体壁、金属导热翅片和氢气通路管壁组成，所述氢气通路管壁设置于所述内罐体中心位置，所述氢气通路管上端与上盖板的螺纹孔螺纹连接，所述上盖板设置于所述内罐体上端，通过本发明的设计便于粉料的装填与运输；同时粉料在吸放氢膨胀过程中粉化可能导致粉末的位移问题也得到解决。末的位移问题也得到解决。末的位移问题也得到解决。


技术研发人员：朱小波 徐水平 刘翠强 希旺 杨倩 韩宝玲 沈瑞平 邵俊 刘玉霞 林丽丽 邵国伟 乐冬明 李少峰 许斌
受保护的技术使用者：保昆（上海）工程技术有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/9/13