МЕТАЛЛОГИДРИДНЫЙ РЕАКТОР ХРАНЕНИЯ ВОДОРОДА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Предлагаемая полезная модель относится к области водородной энергетики, а точнее к устройствам для аккумулирования водорода в твердофазном связанном состоянии.
Из предшествующего уровня техники известен металлогидридный патрон для хранения водорода, содержащий прочный герметичный корпус с отверстием для подачи водорода, внутри которого расположены одна или более трубок для подачи теплоносителя, выполненных в виде размещенных внутри корпуса трубок, образующих между собой и корпусом герметично закрытый зазор, заполненный водородопоглощающим материалом, и эти внутренние трубки герметично закрыты с торца, расположенного внутри корпуса, а в корпусе для подачи водорода выполнено отверстие, в котором установлен пористый фильтр, проницаемый для водорода и непроницаемый для частиц водородопоглощающего материала, при этом в полости внутренних трубок установлены трубки для подачи теплоносителя RU 80702 U1, F28D 15/00, F17C 1/00, 20.02.2009.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в повышении эффективности массопереноса в металлогидридном устройстве при низком давлении газообразного водорода и повышении удобства использования металлогидридного устройства.
Данная задача решается за счет того, что заявленный металлогидридный реактор хранения водорода низкого давления включает два и более металлогидридных патрона для хранения водорода, содержащих прочный герметичный корпус с отверстием для подачи водорода, внутри которого расположены одна или более трубок для подачи теплоносителя, выполненных в виде размещенных внутри корпуса трубок, образующих между собой и корпусом герметично закрытый зазор, заполненный водородопоглощающим материалом, и эти внутренние трубки герметично закрыты с торца, расположенного внутри корпуса, а в корпусе для подачи водорода выполнено отверстие, в котором установлен пористый фильтр, проницаемый для водорода и непроницаемый для частиц водородопоглощающего материала, при этом в полости внутренних трубок установлены трубки для подачи теплоносителя, и указанные металлогидридные патроны объединены в сборку металлогидридных патронов путем закрепления части корпуса металлогидридного патрона, содержащей отверстие для подачи водорода, с одной стороны трубной доски, и устанавливаемой с другой стороны трубной доски крышки, содержащей штуцеры, соосные с отверстиями для подачи водорода в корпусах металлогидридных патронов, обеспечивающие доступ к внутреннему зазору, заполненному водородопоглощающим материалом, внутри герметичного корпуса каждого из металлогидридных патронов, между крышкой и трубной доской создается полость, предназначенная для распределения газообразного водорода, в том числе низкого давления, общая для металлогидридных патронов, установленных в металлогидридном реакторе.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение эффективного массопереноса в металлогидридном устройстве и распределения газообразного водорода между металлогидридными патронами при низком давлении газообразного водорода с обеспечением герметичного соединения металлогидридных патронов внутри устройства и сохранением доступа к внутренней части каждого металлогидридного патрона.
Устройство поясняется фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 изображена сборка металлогидридных патронов 1, содержащих прочный герметичный корпус с отверстием для подачи водорода, внутри которого расположены одна или более трубок для подачи теплоносителя, выполненных в виде размещенных внутри корпуса трубок, образующих между собой и корпусом герметично закрытый зазор, заполненный водородопоглощающим материалом, и эти внутренние трубки герметично закрыты с торца, расположенного внутри корпуса, а в корпусе для подачи водорода выполнено отверстие, в котором установлен пористый фильтр, проницаемый для водорода и непроницаемый для частиц водородопоглощающего материала, при этом в полости внутренних трубок установлены трубки для подачи теплоносителя, собранных вместе с помощью днища 2, перегородок с отверстиями под патрон 3 и направляющих 4, закрепленных концами, содержащими отверстие для подачи водорода, в доске трубной 5. На фиг. 2 изображена крышка полости, состоящая из крышки 6, штуцеров для доступа к металлогидридным патронам 7, соосных с отверстиями для подачи водорода, и трубки 8 для подвода газообразного водорода к полости, образованной внешней поверхностию доски трубной 5 и внутренней поверхностью крышки 6.
5
Работает устройство следующим образом, через соосно расположенные штуцеры в крышке и отверстия для подачи водорода в герметичном корпусе металлогидридных патронов внутрь металлогидридных патронов помещается водородопоглощающий материал, предпочтительно интерметаллическое соединение семейства LaNi, после чего штуцеры герметично закрываются заглушками. Зарядка устройства осуществляется путем подачи газообразного водорода в полость между крышкой и трубной доской через трубку, при этом давление водорода выше, чем равновесное давление водорода для используемого водородопоглощающего материала. Из полости водород распределяется по металлогидридным патронам и абсорбируется водородопоглощающим материалом, обеспечивая тем самым хранение водорода в твердофазном связанном состоянии. При этом давление десорбции для водородопоглощающего материала подбирается таким образом, чтобы при температуре, соответствующей нормальным условиям эксплуатации, водород мог быть разряжен из устройства с давлением, близким к атмосферному давлению. В случае необходимости замены водородопоглощающего материала, проведения технического облуживания и ремонта доступ к металлогидридным патронам может быть обеспечен с использованием штуцеров в крышке устройства.
4.8
0.2
Металлогидридный реактор низкого давления был реализован в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Объединенном институте высоких температур Российской академии наук. В сборке реактора установлено 49 металлогидридных патронов, содержащих прочный герметичный корпус с отверстием для подачи водорода, внутри которого расположены одна или более трубок для подачи теплоносителя, выполненных в виде размещенных внутри корпуса трубок, образующих между собой и корпусом герметично закрытый зазор для размещения водородопоглощающего материала, и эти внутренние трубки герметично закрыты с торца, расположенного внутри корпуса, а в корпусе для подачи водорода выполнено отверстие, в котором установлен пористый фильтр, проницаемый для водорода и непроницаемый для частиц водородопоглощающего материала, при этом в полости внутренних трубок установлены трубки для подачи теплоносителя. Металлогидридные патроны через штуцеры в крышке заполнены 100 кг интерметаллического соединения LaNiAl, после чего штуцеры герметично закрыты заглушками, и реактор подсоединен к системе подачи водорода. После активации интерметаллического соединения в реактор заряжено от электролизера с входным давлением не более 1 МПа не менее 12 нормальных метров кубических водорода. Хранение водорода осуществлялось под избыточным давлением ниже 0,07 МПа при температуре ниже 313 К, в результате чего была решена проблема безопасного хранения водорода при низком давлении. Водород был разряжен из реактора в топливный элемент, обеспечив его работу с электрической мощностью свыше 1 кВт.