氢气将取代化石燃料成为人类未来主要能源之一，现在氢气工业化生产技术发展 的方向—太阳能-氢能转化，但是仍然面临许多难以解决的实际问题：在光化学制氢 技术中，主要问题是研制出廉价、高效的太阳能电池，选取适当材料；在光催化制氢 技术中，主要问题是深入研究光催化制氢的一些基本理论和合成廉价、高效、寿命长 光催化材料。"氢经济"的时代即将到来，清洁高效的氢气生产技术的工业化—太阳能 制氢一定会大规模的推广。随着化石燃料日益耗尽，人类的能源结构将会全面的转型， 这将促进可再生清洁能源生产技术进一步提高，而太阳能制氢技术也将会进一步发展 成熟。

1。2 国内外研究进展

1。2。1  太阳能制氢的进展

1。2。2 金属储氢的进展

1。3 本文的主要内容

本文主要完成了太阳能制氢—金属储氢系统的设计，目标是存储 10Nm3 的氢气， 首先设计储氢系统，金属出氢化物储氢系统核心是选取储氢材料，此次设计选择可以 在常温条件下，吸收和解析氢气的储氢合金材料，根据其质量比，算的储氢合金的体 积，根据氢化曲线，得到其膨胀比，然后定储氢罐内部的尺寸，根据所选取得材料， 定其储氢罐内筒和封头的厚度，最终完成内筒整体外部结构的设计，简化模型，根据 对流换热方面，然后进行水套的设计，根据水套，来定外筒壁外形尺寸，根据所选取 的材料，选取外筒壁的厚度，进行校核检验。以及储氢罐各个接管，根据储氢罐的主 体确定各个接管的尺寸，最终完成储氢罐主体的设计，根据其主体结构，进行相应的 附件的设计，包括与各个接管相适应的法兰盘，安全阀，单向阀等，完成附件的设计。 通过了解太阳能制氢的一些原理，根据储存的氢气量，来选择相应的氢气交换器，再 根据氢气交换器的电压和功率，选择太阳能电池板。最终完成整体的设计。论文网

第二章 储氢罐的设计[8]

2。1 研究的主攻方向

主要研究金属储氢系统，金属储氢罐要有很高的安全性，设计金属储氢罐的时， 其结构设计要合理，合理选用材料，使其符合生产实际的需要。在对储氢罐进行设计 时，在储氢罐需要开孔接管，开孔接管处的应力状况十分繁琐，在开孔附近区域会出 现应力集中的现象[9]。开孔使得壳体的总体结构的不连续，从而在接管区产生边缘应 力，通过焊接将壳体和接管连接起来，焊缝的布局尺寸会造成的壳体整体结构的不连 续，造成局部应力的不连续，从安全的角度考虑，应在开孔去适当的补强处理。

2。2  储氢罐的特点和应用

储氢罐包括容器、储氢材料、导热机构、导气机构、阀门五部分。经过几次活化 处理后的储氢材料能够正常地存储氢气。金属储氢罐既可以提供氢气，也可以存储净 化氢气。

2。3 材料选用的原则

选用材料遵循以下原则：

⑴具有良好的综合热力性能即强度；⑵适合国情的原则，保证安全的同时又有较 高的经济性；⑶具有良好的抗腐蚀的性能；⑷具有良好的焊接性；⑸制造加工性能好；

⑹热稳定性能好。 在现代化工业生产中，设备的制造材料不仅要有良好的机械性能和工艺性能，还

要具备有良好的耐腐蚀的性能。

2。4  金属储氢材料的选择

2。4。1 金属储氢原理

在温度和压力共同作用下，将会影响金属和氢的两相平衡，其相平衡的关系决定 了氢气在金属中吸收和释放速率。如图所示，氢气温度和压力大于 A 点后，金属和 氢气开始发生氢化反应，随着氢化反应的深入，氢压近乎维持恒定，反应物中氢浓度 仍在增加，它们最终生成金属氢化物即为β相。金属氢化反应到达 B 点后，就会停止， 图中 AB 段，反应压力恒定，在等温线上，会出现一个新的台阶，此时的压力即为氢