基于AB_(5)型储氢合金的储氢系统设计与优化

储氢合金可在室温下快速进行吸放氢,在固定式储能及移动交通领域有广阔的应用前景。本文基于固定式储能用5kg H_(2)级、吸氢速率2Nm^(3)/h的储氢合金系统,从系统质量控制及罐体换热效率两个方面开展了试验与优化计算。结果表明:单个储氢罐在110mm内直径下具备最小的设计重量,储氢合金床体占系统总重约70.8%。基于罐体设计建立罐体一维轴对称换热模型,并采用外置水浴换热方式。当合金以粉末(~74μm)形式装填时,粉末床体(导热率:0.14W/m·K)在吸氢过程中10h内温度最高升至127℃。针对常规粉体床体导热率低的问题,采用多组分储氢合金压块工艺,通过加入PTFE粘接剂及膨胀石墨改性制备的储氢合金块体,可使床体导热率大幅度提升至11.03W/m·K(径向方向),在吸氢过程中10h内合金床体温度最高升至23.6℃。