太阳能制氢金属储氢系统设计(附件)【字数：13263】
摘 要摘 要如今，随着世界人口的迅猛增长和经济的快速发展，化石能源的供应将不能满足的人类的需求，所以，寻找开发高效、可再生能源是惟一的解决办法。氢作为一种清洁能源，具有储量丰富、来源广泛、质量轻、能量密度高、热值高、“爆发力”强、来源广、品质纯洁、能量形式多、储存便捷、可以实现污染物的零排放等优点。氢气储存有物理和化学两大类。物理方法有液氢储存、高压氢气储存等。化学法主要有金属氢化物储存等。金属氢化物储存可以循环的吸放大量的氢气，并且同时对氢气进行过滤，具有高安全性，储氢密度大、在常温常压下吸放氢、氢气纯度高、才做简单方便、占地面积小等优点，是一种无泄漏无能耗高效安的储运方式，是最有应用前景的储氢技术。本文对太阳能制氢—金属储氢系统进行了简单的介绍和设计。包括储氢合金的选择，尺寸的基本参数以及结构的了解。关键词氢能；储氢合金；金属储氢；太阳能
目 录
第一章 绪论 1
1.1氢能简介 1
1.2氢的储存方式及应用简介 1
1.3 国内外发展状况 2
1.4储氢合金的研究与发展 4
1.4.1 金属合金储氢 4
1.4.2 Ti—Fe系 5
1.4.3 稀土系(AB5型) 5
1.4.4 镁系储氢合金 5
1.4.5 Laves相系(AB2型) 5
第二章 机械合金化镁系储氢材料的现状 7
2.1 引言 7
2.2 纯镁储氢体系 7
2.3 镁基二元储氢合金 8
2.3.1 镁镍二元储氢合金 8
2.3.2 镁稀土二元储氢合金 8
2.4 有机改性的镁基储氢合金 8
第三章储氢方式及储氢合金的选择 10
3.1 储氢方式的选择 10
3.2 储氢合金的选择 11
3.3 储氢合金与氢的平衡 12
3.3.1 平台氢压 12
3.3.2 滞后现象 12
3.4 储氢合金的计算 13
3.4.1储氢合金体积计算 13
3.4.2 反应热的计算 13
第四章 Mg2Ni储氢合金的机 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
械合金化合成以及储氢性能 15
4.1球磨转速的选择 15
4.2 球料比的选择 15
4.3球磨前后的SEM分析 16
4.4 Mg2Ni储氢合金的活化性能 17
4.5 Mg2Ni合金的吸放氢性能 18
4.6 储氢合金的放氢条件 21
第五章 储氢材料的选择 23
5.1 储氢罐的特点以及应用 23
5.2 储氢罐的结构设计 23
5.2.1 储氢罐的设计特点 23
5.2.2 氢腐蚀 23
5.3 储氢罐的选材 24
5.4 储氢罐的设计 24
5.4.1储氢罐的内筒 25
5.4.2 容器内封头的设计 26
5.4.3 外容器的结构设计 28
5.4.4 储氢罐的水套设计 29
5.4.5 各接管设计 30
5.4.6 电阻丝的相关计算 30
5.5法兰结构及材料的选用 31
5.6 压力表的选择 31
5.7 温度计的选用 32
5.8 焊接材料的选择 32
5.9 保温绝热材料的选择 32
5.10 过滤管的选择 32
5.11 单向阀的选择 32
5.12 储氢罐总设计参数及结构 32
第六章 太阳能制氢及氢气交换器的选取 35
6.1 电解水制氢的原理 35
6.2 氢气交换器的选取 35
6.2.1 氢气交换器的选取 35
6.2.2 氢气交换器的特点 37
6.2.3 氢气交换器的功能特点 37
6.3 太阳能光板的选择 37
结 论 39
致 谢 42
第一章 绪论
1.1氢能简介
人类的发展和能源息息相关。随着人口数量的快速增长和经济的发展，人类使用了越来越多的能源，能源的需求量也越来越大。并且，在能源的使用过程中，如化石燃料，它在被使用的过程中会伴随着大量的有害物质，导致环境的污染和气候异常等一系列问题，严重影响人类的生活，发展。所以，对于新型能源的研究以及使用对我们生活至关重要。
在诸多新型能源中，氢是一种干净清洁的能源，能量密度高而且质量特别轻。存储量也很富裕、来源广泛、热值高、“爆发力”很强、品质纯洁、能量形式多、储存便捷、可以实现污染物的零排放等优点，得到了人们的广泛关注。让人类对能源的匮乏看到了希望。是从化石能源向可再生能源转换的重要发现。得到大量认可，并且提出用氢能取代碳氢化合物能源将是未来能源发展重要的趋势。
氢是一种容易燃烧而且点火所需能量很小的一种燃料。它的特点是具有间歇性和分散性。由于氢的化学性质具有活泼性和渗透能力，使它在含氧量大等一定条件下能够与许多种金属发生反应，以致导致金属组织的脆化，即氢脆，会经常导致储氢系统的泄露和管道容器破裂。所以，对氢气的储存和运输是目前研究的重点课题。找到一种合适的储氢材料和储氢装置已经成为急需解决的问题。
1.2氢的储存方式及应用简介
氢气储存分为物理储存和化学储存两大类。物理方法有：液体氢气储存、高压氢气储存、玻璃微球储存、地下岩洞储存、活性炭吸附储存等。化学储存法主要有：金属氢化物储存、有机液态氢化物储存、无机物储存、氧化铁吸附储存。
高压氢气储存方式是氢燃料汽车目前应用最多的储氢方式，高压氢气存储方式的储存系统基本与天然气汽车的燃料储存系统相类似。它储存和压缩氢气是通过高压气瓶来完成的。由于氢气自己本身的体积能量密度系数很低，当储存采用高压氢气瓶这种存储方式储存后，即使会有提高的现象产生，但是仍旧很低。对储氢气瓶压力的需求从中压储存转向高压储存。即30Mpa左右到70Mpa左右的转变。普通的大气压只有0.1Mpa，所以高压储氢罐的压力最高可以高达到大气压力的700倍。一旦储气瓶的存储金属产生疲劳应用发生疲劳失效或者储气瓶产生裂痕，产生的后果难以想象。同时，金属还会在一些特定情况下增大了金属材料的脆性，产生“氢脆”现象，增大了金属材料的脆性，使材料受损的几率大大增加。从而降低了金属材料的寿命。
目 录
第一章 绪论 1
1.1氢能简介 1
1.2氢的储存方式及应用简介 1
1.3 国内外发展状况 2
1.4储氢合金的研究与发展 4
1.4.1 金属合金储氢 4
1.4.2 Ti—Fe系 5
1.4.3 稀土系(AB5型) 5
1.4.4 镁系储氢合金 5
1.4.5 Laves相系(AB2型) 5
第二章 机械合金化镁系储氢材料的现状 7
2.1 引言 7
2.2 纯镁储氢体系 7
2.3 镁基二元储氢合金 8
2.3.1 镁镍二元储氢合金 8
2.3.2 镁稀土二元储氢合金 8
2.4 有机改性的镁基储氢合金 8
第三章储氢方式及储氢合金的选择 10
3.1 储氢方式的选择 10
3.2 储氢合金的选择 11
3.3 储氢合金与氢的平衡 12
3.3.1 平台氢压 12
3.3.2 滞后现象 12
3.4 储氢合金的计算 13
3.4.1储氢合金体积计算 13
3.4.2 反应热的计算 13
第四章 Mg2Ni储氢合金的机 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
械合金化合成以及储氢性能 15
4.1球磨转速的选择 15
4.2 球料比的选择 15
4.3球磨前后的SEM分析 16
4.4 Mg2Ni储氢合金的活化性能 17
4.5 Mg2Ni合金的吸放氢性能 18
4.6 储氢合金的放氢条件 21
第五章 储氢材料的选择 23
5.1 储氢罐的特点以及应用 23
5.2 储氢罐的结构设计 23
5.2.1 储氢罐的设计特点 23
5.2.2 氢腐蚀 23
5.3 储氢罐的选材 24
5.4 储氢罐的设计 24
5.4.1储氢罐的内筒 25
5.4.2 容器内封头的设计 26
5.4.3 外容器的结构设计 28
5.4.4 储氢罐的水套设计 29
5.4.5 各接管设计 30
5.4.6 电阻丝的相关计算 30
5.5法兰结构及材料的选用 31
5.6 压力表的选择 31
5.7 温度计的选用 32
5.8 焊接材料的选择 32
5.9 保温绝热材料的选择 32
5.10 过滤管的选择 32
5.11 单向阀的选择 32
5.12 储氢罐总设计参数及结构 32
第六章 太阳能制氢及氢气交换器的选取 35
6.1 电解水制氢的原理 35
6.2 氢气交换器的选取 35
6.2.1 氢气交换器的选取 35
6.2.2 氢气交换器的特点 37
6.2.3 氢气交换器的功能特点 37
6.3 太阳能光板的选择 37
结 论 39
致 谢 42
第一章 绪论
1.1氢能简介
人类的发展和能源息息相关。随着人口数量的快速增长和经济的发展，人类使用了越来越多的能源，能源的需求量也越来越大。并且，在能源的使用过程中，如化石燃料，它在被使用的过程中会伴随着大量的有害物质，导致环境的污染和气候异常等一系列问题，严重影响人类的生活，发展。所以，对于新型能源的研究以及使用对我们生活至关重要。
在诸多新型能源中，氢是一种干净清洁的能源，能量密度高而且质量特别轻。存储量也很富裕、来源广泛、热值高、“爆发力”很强、品质纯洁、能量形式多、储存便捷、可以实现污染物的零排放等优点，得到了人们的广泛关注。让人类对能源的匮乏看到了希望。是从化石能源向可再生能源转换的重要发现。得到大量认可，并且提出用氢能取代碳氢化合物能源将是未来能源发展重要的趋势。
氢是一种容易燃烧而且点火所需能量很小的一种燃料。它的特点是具有间歇性和分散性。由于氢的化学性质具有活泼性和渗透能力，使它在含氧量大等一定条件下能够与许多种金属发生反应，以致导致金属组织的脆化，即氢脆，会经常导致储氢系统的泄露和管道容器破裂。所以，对氢气的储存和运输是目前研究的重点课题。找到一种合适的储氢材料和储氢装置已经成为急需解决的问题。
1.2氢的储存方式及应用简介
氢气储存分为物理储存和化学储存两大类。物理方法有：液体氢气储存、高压氢气储存、玻璃微球储存、地下岩洞储存、活性炭吸附储存等。化学储存法主要有：金属氢化物储存、有机液态氢化物储存、无机物储存、氧化铁吸附储存。
高压氢气储存方式是氢燃料汽车目前应用最多的储氢方式，高压氢气存储方式的储存系统基本与天然气汽车的燃料储存系统相类似。它储存和压缩氢气是通过高压气瓶来完成的。由于氢气自己本身的体积能量密度系数很低，当储存采用高压氢气瓶这种存储方式储存后，即使会有提高的现象产生，但是仍旧很低。对储氢气瓶压力的需求从中压储存转向高压储存。即30Mpa左右到70Mpa左右的转变。普通的大气压只有0.1Mpa，所以高压储氢罐的压力最高可以高达到大气压力的700倍。一旦储气瓶的存储金属产生疲劳应用发生疲劳失效或者储气瓶产生裂痕，产生的后果难以想象。同时，金属还会在一些特定情况下增大了金属材料的脆性，产生“氢脆”现象，增大了金属材料的脆性，使材料受损的几率大大增加。从而降低了金属材料的寿命。
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