【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及儲氫裝置，具體涉及一種動態磁控耦合電磁速熱的防合金粉化板結儲氫裝置及方法。
技術介紹
1、這里的陳述僅提供與本專利技術相關的
技術介紹
，而不必然地構成現有技術。
2、固態儲氫技術不僅要求儲氫材料具備高儲氫密度、快速吸放氫速率和循環穩定性，還要求反應裝置保證這些性能的發揮，并具有高安全性、長循環壽命、快速導熱和傳質等特性。
3、儲氫過程中，材料的晶格膨脹和收縮會導致材料粉化，粉化顆粒在重力、氣流和循環壓縮效應下堆積成板塊，增加膨脹應力，最終導致反應裝置塑變失效或破裂。這不僅影響反應裝置的安全性和使用壽命，還增加傳熱傳質阻力，導致氫氣和熱量傳輸受阻，材料部分失活，吸放氫速率降低，儲氫性能受損。某些高溫或難活化材料在缺乏及時熱量供應的情況下，吸放氫過程滯后。當前阻礙固態儲氫技術發展的關鍵問題有兩方面：一是儲氫材料粉化沉積、壓實板結，危害反應裝置的安全性和使用壽命，抑制儲氫材料性能；二是儲氫材料難以活化，熱量供應滯后。
4、一方面，為了解決反應床內儲氫材料粉化板結問題，現有技術中有的通過旋轉或振動改變儲氫材料狀態，降低局部應力并加快吸放氫速率；有的采用多層嵌套結構增強強度；有的設置彈性緩沖腔降低床體應力；有的封閉儲氫材料，避免局部應力集中；有的通過添加硅油降低吸氫膨脹應力。另一方面，為了解決傳熱傳質緩慢問題，現有技術中有的在反應裝置內部設置導熱翅片或耦合導熱管路，提升熱傳輸能力；有的采用兩層結構提升熱量傳輸；有的填充膨脹石墨加快吸放氫速率；有的采用陣列式結構改良換熱性能；有的利用篩網結構增
5、綜上所述，儲氫反應裝置主要解決吸放氫過程中合金粉化板結和傳熱傳質緩慢問題。前者通過改變儲氫材料分布狀態、抑制重力和循環壓縮效應、增強反應器結構強度等方式緩解材料粉化板結造成的局部應力累積，但難以徹底解決材料粉化板結問題；后者通過增設換熱結構、擴大氫氣接觸面積和添加導熱材料以加快吸放氫反應進程，但由于換熱結構需要經歷熱傳導，及時快速輸送吸放氫所需熱量仍存在困難。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的不足，本專利技術的目的是提供一種動態磁控耦合電磁速熱的防合金粉化板結儲氫裝置及方法。
2、為了實現上述目的，本專利技術是通過如下的技術方案來實現：
3、第一方面，本專利技術提供一種動態磁控耦合電磁速熱的放合金粉化板結儲氫裝置，包括儲氫反應裝置、磁場發生器和電磁加熱裝置，其中，
4、所述儲氫反應裝置包括殼體，殼體內裝有磁性儲氫材料；
5、磁場發生器至少包括第一組磁芯和第二組磁芯，第一組磁芯和第二組磁芯均為環形排布，磁芯圍成的腔室放置所述儲氫反應裝置，第一組磁芯位于第二組磁芯的上方，且第一組磁芯沿儲氫反應裝置的徑向設置，第二組磁芯傾斜向上設置；
6、電磁加熱裝置包括電磁加熱線圈和電磁加熱器，電磁加熱線圈與電磁加熱器連接，電磁加熱線圈纏繞于儲氫反應裝置的殼體的外側。
7、第一組磁芯和第二組磁芯圍繞儲氫反應裝置環形設置，是為了實現磁場全方位覆蓋和控制；徑向磁芯主要控制徑向磁場的運動；傾斜磁芯與徑向磁芯產生的磁場疊加來實現磁場軸向或偏軸向運動。
8、在一些實施例中，磁性儲氫材料為鐵磁性、順磁性或非磁性材料，非磁性材料通過摻雜磁性材料、合金化或預磁化使其具備磁性。
9、在一些實施例中，所述儲氫反應裝置的殼體端部蓋合有半開環密封裝置，半開環密封裝置上設置有氫氣進出口。
10、優選的，所述半開環密封裝置的結構包括反應裝置上蓋和本體通過圓環槽結構咬合，圓環槽結構內放置密封墊圈，外置快開夾和固定圈，快開夾頂部設有密封螺栓組件，密封螺栓組件環繞反應裝置上蓋的中軸線環形設置；
11、密封螺栓與快開夾螺紋配合，通過調節密封螺栓的進給程度，調節密封密封螺栓對反應裝置上蓋的擠壓力，進而實現擠壓密封。
12、在一些實施例中，所述儲氫反應裝置的殼體為圓柱式，長徑比為1:0.2-0.5。
13、在一些實施例中，所述儲氫反應裝置的殼體上設置有絕緣保溫層，電磁加熱線圈纏繞于絕緣保溫層的外側。電磁加熱是通過磁力切割金屬形成渦流進行加熱的，保溫層不能隔絕磁力線。
14、在一些實施例中，所述第一組磁芯和第二組磁芯均為鐵磁磁芯。
15、優選的，第一組磁芯和第二組磁芯均為偶數。兩組磁芯的數量均為偶數，是為了保證磁場的整體對稱布局，產生更加均勻的磁力線分布，方便調節整體磁場力度和方向。
16、優選的，第一組磁芯和第二組磁芯交替排布。兩組磁芯交替排布，有利于各個方向磁場之間進行相互補充，平衡各個方向的磁力分布，同時可以避免磁芯之間的相互干擾。
17、在一些實施例中，還包括磁場平臺，為內凹的支撐平臺，所述磁場平臺的內凹的底部設置有用于固定儲氫反應裝置的可拆卸夾具，側壁開設有若干通孔，若干通孔的開設位置與第一組磁芯和第二組磁芯相對應，允許各個磁芯穿過通孔向儲氫反應裝置延伸。
18、磁場平臺通過螺栓固定在支架上，與磁場發生器配合，用于將儲氫反應裝置可拆卸地固定在磁場中。
19、優選的，所述可拆卸夾具的結構為通過螺母固定于反應裝置放置平臺的可調節環形夾具。
20、第二方面，本專利技術提供一種動態磁控耦合電磁速熱的放合金粉化板結儲氫方法，包括如下步驟：
21、將儲氫反應裝置置于磁場反應器產生的磁場空間中，內部儲氫材料按照磁場形狀懸浮排列；或根據磁場強度、梯度、方向的變化作周期穩態或非穩態運動；
22、電磁加熱為吸放氫提供所需的熱量。
23、對于高激活能、反應焓的儲氫合金，在吸氫時需要加熱，比如mg基合金；且活化也需要提供熱量，所以需要進行電磁加熱。
24、在一些實施例中，儲氫反應裝置的工作溫度為-20～500℃。
25、在一些實施例中，磁場強度為0-4t。0-4t是一個可調節范圍，根據需要進行調節，當材料不需要磁場或磁場作用產生的有益效果極微小時，停止磁場發生器，此時磁場強度為0。
26、上述本專利技術的一種或多種實施例取得的有益效果如下：
27、1、本專利技術中儲氫反應裝置為傳統圓柱式，長徑比約為0.2～0.5，磁場的存在影響材料顆粒的分布和流動性，磁場強度為0～4t，超過4t需要更換超導線圈或磁體，磁致動作用下，顆粒嚴格遵循磁場導向原則，其排列和運動軌跡由磁場的梯度變化和方向變化所引導，多自由度梯度磁場控制單元可根據實際運行情況調整最合適的顆粒狀態，或懸浮或按照一定軌跡的周期運動，無論何種狀態，在磁場的影響下，每個顆粒都是獨立存在的，這從根源上解決了顆粒粉化后在重力作用、氣流搬運囤積作用和循環壓縮效應影響下堆積板結的問題，極大程度上提高了反應裝置的安全可靠性，另外，獨立態顆粒具有很高的比表面積，這有利于氫氣的吸附解離。
28、2、材料的制備階段，磁場能量可以降低活化能，加快吸放氫速率，本專利技術中磁場發生器產生的磁場在吸放本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種動態磁控耦合電磁速熱的放合金粉化板結儲氫裝置，其特征在于：包括儲氫反應裝置、磁場發生器和電磁加熱裝置，其中，
2.根據權利要求1所述的動態磁控耦合電磁速熱的放合金粉化板結儲氫裝置，其特征在于：磁性儲氫材料為鐵磁性、順磁性或非磁性材料，非磁性材料通過摻雜磁性材料、合金化或預磁化使其具備磁性。
3.根據權利要求1所述的動態磁控耦合電磁速熱的放合金粉化板結儲氫裝置，其特征在于：所述儲氫反應裝置的殼體端部蓋合有半開環密封裝置，半開環密封裝置上設置有氫氣進出口；
4.根據權利要求1所述的動態磁控耦合電磁速熱的放合金粉化板結儲氫裝置，其特征在于：所述儲氫反應裝置的殼體為圓柱式，長徑比為1:0.2-0.5。
5.根據權利要求1所述的動態磁控耦合電磁速熱的放合金粉化板結儲氫裝置，其特征在于：所述儲氫反應裝置的殼體上設置有絕緣保溫層，電磁加熱線圈纏繞于絕緣保溫層的外側。
6.根據權利要求1所述的動態磁控耦合電磁速熱的放合金粉化板結儲氫裝置，其特征在于：所述第一組磁芯和第二組磁芯均為鐵磁磁芯；
7.根據權利要求1所述的動
8.一種動態磁控耦合電磁速熱的放合金粉化板結儲氫方法，其特征在于：包括如下步驟：
9.根據權利要求8所述的動態磁控耦合電磁速熱的放合金粉化板結儲氫方法，其特征在于：儲氫反應裝置的工作溫度為-20～500℃。
10.根據權利要求8所述的動態磁控耦合電磁速熱的放合金粉化板結儲氫方法，其特征在于：磁場強度為0-4T。
...【技術特征摘要】
1.一種動態磁控耦合電磁速熱的放合金粉化板結儲氫裝置，其特征在于：包括儲氫反應裝置、磁場發生器和電磁加熱裝置，其中，
2.根據權利要求1所述的動態磁控耦合電磁速熱的放合金粉化板結儲氫裝置，其特征在于：磁性儲氫材料為鐵磁性、順磁性或非磁性材料，非磁性材料通過摻雜磁性材料、合金化或預磁化使其具備磁性。
3.根據權利要求1所述的動態磁控耦合電磁速熱的放合金粉化板結儲氫裝置，其特征在于：所述儲氫反應裝置的殼體端部蓋合有半開環密封裝置，半開環密封裝置上設置有氫氣進出口；
4.根據權利要求1所述的動態磁控耦合電磁速熱的放合金粉化板結儲氫裝置，其特征在于：所述儲氫反應裝置的殼體為圓柱式，長徑比為1:0.2-0.5。
5.根據權利要求1所述的動態磁控耦合電磁速熱的放合金粉化板結儲氫裝置，其特征在于：所述儲氫反應裝置的殼體上設置有絕緣保溫層，電磁加熱線圈纏繞于絕緣...
【專利技術屬性】
技術研發人員：常景彩，張鑫安，吳浩然，黃玉林，張洋，張連海，黃涵釵，石涌，張偉，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：
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