专利名称：氢储存装置的燃料计的制作方法
背景技术：
发明领域本发明一般涉及氢储存装置，更特别地涉及利用金属氢化物在低压储存大容量氢的装置。
背景技术：
随着在工业和商业应用中使用氢气的增加，在压力下以气态储存氢的传统方法被认为是存在所不希望的风险。以气态存储氢通常是用大型笨重的钢制气罐在极高的气压(例如2,000psi)下实行的。
氢可以以液态形式储存，通常是在隔热的容器内在很低的温度下储存。必须使用能量保持低温以避免液态氢汽化或蒸发。因此，深冷氢的生产和储存效率极低，因为储存容器必须保持处于极冷的温度。
近来，已经将注意力指向在众所周知的氢化物之类的金属化合物中氢的储存。金属氢化物可以在低温下以较小的体积储存大量的氢。氢在具有氢化物的容器中的低压储存是较为安全的，而且允许氢容器的结构形式与储存气态氢的容器有较大的不同。低压氢化物容器的例子可以在共同被受让的美国专利No.5,250,368、No.5,532,074和No.5,623,987中找到，这些专利文献在此均引用为参考。
此外，氢储存容器由发明代理人以其所制造的Ergenics ST系列使用氢化物的氢储存装置商标名销售，例如HY-STOR208氢化合金。关于这些储存装置和氢化合金的进一步的信息，可以在此发明受让人的网站www.ergenics.com.找到。固态可氢化材料储存氢的使用也在大量的专利中公开，例如美国专利No.3,508,514、No.3,516,263、No.4,036,944、No.5,518,528、No.5,697,221和No.5,906,792。
这种金属氢化物储存装置，在种类繁多的工业与实验室应用和环境中，具有多种用途和应用。用途上的差异需要一种可以向用户以各种容量提供可靠氢源的储存系统。小储存装置通常用做实验室实验的氢源，正如在上述例子中那样。车辆运输系统或者公共事业设备应用中，要求大得多的装置提供所需用的氢。需要这样的氢储存系统，该储存系统允许快速而容易地使用氢气，而且，无论容器的尺寸与体积如何，储存系统必须足够坚固耐用，能够在宽广的环境条件下正�？煽康毓ぷ�。
另一个主要的考虑在于，氢储存装置的用户在必要时，检测或计量在氢化物容器中可供进一步使用的现有氢气量的能力。精确地计量是理想的，但是，即使氢气量的计量的可达性是所希望是，其精确度在15-30％之内。
现有金属氢化物氢储存系统的结构和正常运行，使得精确计量现有氢气的量特别困难。在上述以气态储存氢的气体容器中，根据理想气体定律(PV＝nRT)可以精确地估计现有氢气的量，因为，当温度维持在一个恒定值时，氢气的量直接正比于压力。这之成为可能是因为这种类型的储存系统中，当适量的氢气量(n)从系统中引出而被使用时，容积V和温度T本质上保持恒定。氢气的使用，当其从容器中引出，被指示为氢气量(n)的减�。⒉桓鲋苯映杀壤难沽的减小。这样，可以通过精确的压力P的读数，以极高的精确度估计在容器中现有氢气的量。
但是，因为氢气是结合在金属氢化物的晶格结构中，使用氢化物的储存容器，不能把压力P作为与容器中剩余氢气量(n)的直接比例度量。因此需要提供一种对容器中所包含的氢气量令人满意的精确测量方法，这种方法类似于标准的汽车内燃机中的燃料计。
发明概述因此，申请人所说明和所要求保护的发明，是一种氢气储存容器，该储存容器具有罐，该罐具有至少一个注入和放出气体的通路开口，罐内封装一种金属氢化物，该金属氢化物可以吸收氢气和解吸收氢气；计量器，其测量保存在氢化材料内的氢气的容量。为了进一步允许氢在整个氢化物中分布，可以在所述金属氢化材料内设置一种多孔基质，以保证氢气在所述金属氢化材料中有效地分布。燃料计可以进一步包括确定氢容量的子组件，并可以基于不同的原理，例如压力计，该压力计对氢容量的坪压力指示敏感；压电传感器，该压电传感器与严密封装了氢化材料的刚性容器相结合，提供氢容量的压差指示；或者电阻率传感器，该电阻率传感器与封装了氢化材料的容器相结合，提供氢容量的电阻率差的指示。
对附图的简要说明
图1示出了根据本发明的一种氢储存装置的正视图；图2为曲线图，示出了在不同温度下氢容量与氢压力之间的关系；图3示出了根据本发明的燃料计的第一实施例的透视图；图4示出了根据本发明的燃料计指示计的第二实施例；图5示出了本发明的另一个实施例；图6为图5所示所发明的氢化物储存容器指示计部的详细视图；图7示出了本发明的另一个实施例，该实施例是通过修改图5中的实施例而获得的；图8示出了根据本发明的燃料计系统的另一个实施例；图9示出了本发明的又一个实施例；图10为图9所示实施例的详细横截面视图。
对推荐实施例的详细说明根据本发明一个实施例的氢气储存装置10如图1所示。储存装置10包括用于封装氢化材料以储存氢的储存罐12，通常为钢瓶或铝瓶，例如在普通受让的美国专利No.4,396,114中所公开的。储存装置10进一步包括开口14，氢气通过此开口注入罐12中或从罐中放出。开口14由一种气密密封阀16封闭，用旋钮15控制，例如像现有技术中的那样。转动旋钮15至封闭位置则关闭阀16，只要罐不与另一个装置(未示出)连通，此阀必须保持关闭，该装置使用储存在罐12中的氢气，例如燃料电池、镍氢电化学电池或者氢内燃机(未示出)。阀16包括流体通路口18，当流体通路口18直接连接氢注入连接装置或者氢引出连接装置时，通过该通路口只注入氢或只放出氢。在本实施例中，燃料计20借助于流体连通元件22设置在阀16上。燃料计20可以根据下述本发明的几个实施例之一采用其中的一种形式。
现在参看图1至3，图3示出了燃料计20详细部的透视图。燃料计20包括一个与阀16连接的流体连通元件22。流体连通元件22保证燃料计体24与阀16之间流体连通，以便指示容纳在罐12中的氢的压力。燃料计的体24可以包括一种标准的氢压力计，就像其它气体使用的已知的压力计那样。燃料计/压力计也具有前表盘32，在前表盘上指示计指示罐12内氢的压力。指示计可以包括如图所示的指针30。
燃料计20的表盘32不同于其它压力计之处在于其具有数个刻度尺，对这些刻度尺将结合图2中的曲线图说明如下。需要几个刻度尺以便能够精确计量在罐12内剩余氢的容量。正如在氢化领域所熟知的，储存在氢化物中的氢气的压力，并不与储存罐内氢的压力直接相关，不像一般以非氢化方式储存装置所期望的那样。而且，因为氢化/解氢化过程的独特特性，储存罐内的氢化物和氢气的温度，还使所指示在罐12内可以加以利用的氢气量产生变化性。
现在参看图2，氢化物M的氢容量的曲线与罐12内标注为PH2的氢气压力相关。氢化物的特性要求基于氢气对储存罐12的初始注入，增加氢化物吸收氢的量。随着氢气被氢化物吸收，罐12内被吸收在氢化物内的氢与在氢气罐12内自由悬浮的氢气之间达到压力平衡。由于额外的增压氢继续充入罐12，氢继续以低速率被氢化物吸收，直至达到压力平衡曲线内的某一点，这就是通常所说的坪压力。
等温线40、42、44的坪压力如图2所示。指示在20℃恒温时压力的等温线40的坪压力，在大约50附近开始，在大约52附近终止。等温线40在此作为一个例子以说明，随着氢气压力的增加，被吸收氢的量是如何随着附加增压氢气被引入罐12而变化。在点50和52之间等温线的平化，在氢化领域一般公认为是坪压力，提供了本发明实施例得以有效实施的方法。
等温线40的坪压力表明，在点50与52之间坪压力增加缓慢的过程中，氢化物对氢气的吸收最快。可以看出，等温线40保证在坪压力增加容量，其它等温线42和44也这样。因此，被标定以灵敏反映在坪压力或者在坪压力附近微小压力变化的燃料计，可以保证对设置在罐12内的氢化物所包含氢容量的合理指示。
在变化的温度范围内被氢化物吸收氢气的现象，是在温度保持恒定的情况下，在平衡压力下检测结果的等温线，如图2所示。另一方面，如果罐12内的氢气压力保持为恒定值，例如，如图2所示，氢化物的容量M随着在恒定压力P1时温度的降低而增加。就是说，当温度从等温线44(30℃)降低到等温线42(25℃)，容量从M1增加至M2，而对于等温线40(20℃)，容量增加至M3。与此类似，对于一个恒定的容量，例如M1，氢化材料具有更高的温度，可以期望具有更高的平衡压力，因为保持容量恒定和增高温度使氢化物加热，并通过解吸收而导致氢的释放，因此增加罐12内的压力。此外，从曲线图可以看出，在每一条等温线40、42、44的坪压力区域，就在略低于压力P1标定和提高压力检测装置的灵敏度，可以更精确地计量剩余的容量，即使在更小的压差基础上容量变化更急剧。
不过，图2所示的坪压力只可以指示一个特定的压力，没有涉及氢气的潜在量和在任何特定温度达到的平衡点。如图2所示，恒定压力P1会是不同氢容量即M1、M2、M3的指示值，每一个氢容量取决于氢气罐12和罐内的氢化物材料内所经受的温度。换句话说，相同的压力P1可以指示储存在氢化物内更多或者更少的氢量，如M1、M2、和M3的值所表示的，这些值是P1值分别与不同的等温线40、42、44的交点。
在罐12内的包含物的温度与由燃料计20所指示的压力之间的相关性是必须的，这种相关性说明，要精确地指示氢容量M，作为其指示值的压力取决于温度。因此，再参看图3，燃料计20的表盘32包括数个刻度尺34、36、38，每一个刻度尺指示应被计量压力的温度。分离设置随温度而定的带39，可以用不同的颜色显示出系统10所经受的温度。带39可以通过颜色从蓝色向绿色再向红色的改变，分别示出相应的温度在20℃、25℃和30℃之间变化。例如，再利用等温线40作为例子，指示计30示出的压力P1是在20℃的指示值，平衡压力等温线指示在罐12内的氢容量为M3，并通过压力量的标定，刻度尺34指示M3的值与氢化物中氢是满容量相关。这样，通过蓝色带39的指示，观察人得知温度处于20℃。读燃料计20的观察人知道，对于在罐内剩余的氢容量的指示，使用处于20℃的燃料计，即使用刻度尺34。
相反，如果带39示出为绿色，与25℃等温线相关，观察人将注意到刻度尺36是指示物，指示目前在罐12内燃料量处于总容量的一半。最后，如果由带39所指示的温度为红色，即30℃刻度尺是适合的，于是观察人知道观察与30℃相关的刻度尺38，并会知道燃料容量接近空了。
现在参看图4，该图示出了本发明的另一个实施例的燃料计130上的表盘132，其中，不像图3的实施例的燃料计20那样有几个不同的刻度尺，表盘132只有一个刻度尺，此刻度尺在任何一个时刻是可以看见的，该刻度尺之可见取决于温度。温度敏感材料制成的带，设置在燃料计的本实施例的表盘132的适当部位，这种材料，例如带39(见图3)所使用的材料是已知的，并可以从位于Connecticut，Stamford的Omega Engineering Inc.购得。每一个刻度尺134、136、138和140只在适当的温度出现，并变成使观察人观察时容易看见的状态。例如，如果温度是20℃，蓝色刻度尺134出现，而其它刻度尺为暗色或者显示一种更暗的颜色。这样，只有刻度尺134因为其更为明亮而容易观察，这是由于刻度尺134在温度20℃的温度敏感性所产生的结果，而观察人知道只观察表盘132上属于等温线刻度尺134的部分，该刻度尺适合于温度20℃。与此类似，在表盘132上的其它刻度尺136、138、140在相应的温度变亮，例如分别在25℃、30℃或35℃变亮。这些刻度尺中的每一个刻度尺，在图4中的表盘132上用虚线表示。这样，这种特定实施例的使用会保证可以正确读出的温度，因为燃料计表盘132只有对应于相应温度的那些部分对于观察人是可以看见的。
本发明的另一方面如图5所示，储存罐112具有一个部分114，该部分提供一种供燃料计116用的插入物。推荐将燃料计116嵌入设置在邻近罐112底部的114部，如图5所示。作为替换，燃料计可以设置在罐的一个侧壁上(未示出)。
图6为根据本发明的此实施例的燃料计的细部图。燃料计116包括一种限定了室122的容器118，此容器在室122内严密地保持一种氢化合金120。推荐容器118包括一种刚性材料，例如钢或者类似类型的材料，这些材料在温度升高时的膨胀不大。氢化合金材料120在室122内的保持，应使氢化合金120在室122内的任何膨胀，必须发生在箭头121所示的纵向方向。容器118特别设置了包含氢化合金材料120的纵向室122。推荐在室122内的氢化合金材料是与存在于罐112内其余部分的合金材料相同的合金材料。
在吸收氢气的过程中，氢化/解氢化合金显示出相当可观的膨胀是已知的现象，当合金的吸收从零容量到满容量，其体积膨胀可能达到10％-25％。推荐将氢化合金设置在一个纵向延伸的容器内，以便使其通过容器的形状，增大膨胀过程的效果。这样，在特定的合金内氢容量的增加，根据已经被吸收入该合金内氢的总量，可以提供更大或者更小的膨胀压力。
为了使氢的吸收和已经吸收入罐112内合金的氢的总量的指示，推荐具有一种连通装置，以保证设置在容器118内的氢，具有与罐112内其余部分相同的压力。这样，连通装置设置在罐112和室122之间，例如一种穿孔屏(未示出)或者小孔126，如图6所示。本发明的以下实施例，各取决于插入物114的特定结构，如图5所示，因此，显示在罐112中剩余氢容量的总量的不同压力敏感装置，根据下述几个实施例的每一个，将表明所述的本发明。
在本发明使用图6所示室的一个实施例中，燃料计与膜盒150连接并直接与其一起工作。燃料计140可以是一种标准的计量计，借助于如图所示计量计140的表盘142上的单个刻度尺和指针144，示出室122内合金的膨胀量。表盘142可以具有与在罐112的壁上孔126尺寸相匹配的尺寸和形状。这样，某人希望计量罐112中剩余氢容量时，只需要观看表盘142以了解金属氢化材料膨胀的指针指示，此膨胀量大体与剩余氢容量相关。
表盘142是单刻度尺，因为所包含的金属氢化材料的物理体积膨胀，与其取决于氢化材料的温度相比而言，在更大程度上取决于包含在氢化材料中的氢的总量。体膨胀的关系是如此大地取决于氢的吸收量，从而温度膨胀效应可以有效地忽视。但是，应当希望更精确地读数，以便考虑氢化材料因温度升高而产生的体膨胀，类似于图3或4分别所示的表盘32、132，也可以在表盘142上设置经过标定的刻度尺。
容器118的膜盒150(见图6)封闭了流体或气体的连通，以便在孔126保证对罐112气密密封。膜盒150可以直接地或者间接地与氢化材料120部接触，该氢化材料可以沿箭头121方向膨胀，在其它方向的膨胀被容器118的壁的刚性特性所约束。这样，随着氢化材料120具有正确的封装，全部体膨胀沿箭头121所示的纵向方向转换。利用液体运动的原理，被膜盒150覆盖的开口153的小孔尺寸，将氢化材料120的10-25％体膨胀转换为作用在膜盒150上强有力的纵向作用压力。柱156使膜盒150与燃料计140连接，于是柱156的纵向变位转换为指针144对在室118内的金属氢化材料120中氢容量的适当指示。
推荐金属氢化材料120与设置在罐112内的金属氢化材料一致，这样，所包含的氢化材料的氢吸收特性相同。就是说，氢化材料120的良好封装，以及从流体连通导管引入的氢气的有效分布，将使得氢吸收一致，于是使氢化材料的体膨胀一致，从而保证对罐112内氢容量合理地精确读数。
作为替换，可以在室122内使用对体膨胀更敏感的不同合金材料，以便进一步扩大氢膨胀的效果。就是说，比罐112中的一般氢化材料膨胀更大的金属氢化合金材料，将在室122内的氢化材料的体积提供更大的相对起伏，于是，允许在读表盘142的刻度尺时具有更高的精密度。如果使用两种不同的金属氢化物，必须小心，要使每一种氢化物的坪压力可以是相关的，以便精确地标定刻度尺。
现在参看图7，公开了容器218的另一个实施例，该容器的尺寸和形状允许其插入罐112的孔116(见图5)。容器218包括刚性的壁219；孔222，和金属氢化材料220，该金属氢化材料可以与罐112中的氢化材料相同。如果容器218的刚性约束壁包括一种这样的材料，该材料保持其刚性但对于氢气又是多孔性的，流体连通导管(未示出)在本实施例中或者上述任何其它实施例中，可以并不是必需的。这种设置是更可取的，其中，氢在室218内可能更有效和均匀地分布，允许氢气被金属氢化材料220均匀地吸收，从而保证连续的膨胀特性。
自然，本发明燃料计可以采用其它显示装置。例如，膜盒可以与一种电子压力指示计或者其它类型的指示计相结合，该指示计向操作者提供所需要的信息。例如，如图7所示，刚性容器218设置了一种膜盒240，该膜盒包括一种压力敏感塑料，该塑料根据所经受的压力大小改变颜色，例如从蓝色变为红色。压力敏感塑料膜盒240可以通过玻璃盖242和螺旋拧入的前盖250贴靠金属氢化材料220，当前盖拧入到位时，密切接触在玻璃盖242上，以便密封孔222，并避免氢气泄漏到罐112之外。
压力敏感塑料膜盒240会具有这样的特性，该特性根据容纳在室222内氢化材料220作用在膜盒240上的纵向压力的大小，改变成不同的颜色。例如当氢已经从氢化材料耗尽时，因此，显然氢化材料没有膨胀，膜盒可以设置成显示蓝色；当存在大约1/2的容量，测得如图2所示处于或者接近坪压力时，可以显示绿色；当氢充分地注入氢化材料，没有更多的氢可以被氢化材料220吸收时，可以是红色。自然，由氢化材料作用在膜盒240上的压力，会受由氢化材料220的纵向压力的影响。预料体膨胀压力大于由室222内氢气作用的气体压力。可能需要适当的装置，例如前盖250的一种螺旋调节装置，以进一步对照罐112中氢化材料的氢容量标定膜盒240的颜色标识。
现在参看图8，该图示出了本发明燃料计310的另一个实施例，该燃料计包括罐312，和口314，经过该口探测绳316、318延伸进入罐312。两条探测绳316、318各自连接至状态传感器，该传感器检测出罐312内的状态。例如，探测绳316与罐内的压力变换器(未示出)连接，该压力变换器可以或者检测出罐312内的氢气压力，或者更可取地检测出罐312内压电变换器320检测出的压力。压力传感变换器可以提供对氢气压力的直接阅读，或者可以具有一种容器(未示出)，类似于容器218(图6)，该容器对于自身包容的氢化材料装置作用的压力敏感。在任何一种情况下，变换器320产生一种对应于压力值的电信号，并传递到可编程逻辑控制器(PLC)或者微处理器330，这些装置推荐设置在罐312之外，如图中虚线326所示。
第二组探测绳318连接也设置在罐312内的温度传感器322，该温度传感器例如可以包括热电偶或者电阻式测温装置(RTD)。温度传感器322也产生一种信号，经过探测绳318输送，该信号也经过虚线所示探测绳328传输到中央处理器330。
处理器330接收由传感器320、322传出的信号，并应用预定的算法经电子处理，可以计算出罐312内氢容量的值。此值可以是模拟量值，或者，最好是数字量值，此值可以由与中央处理器330连接的显示器332显示。作为替换，或者与中央处理器330协同，由传感器320、322感知的压力和温度，可以独立地确定氢容量显示器332正提供合理的数据，或者操作人员可以利用分别与探测绳316、318连接的显示器336、338所显示的数据，以独立地确定氢容量，例如借助于参考一种表。
作为替换，这些显示器可以自己显示，例如分别由显示器336、338显示，操作人员从该显示值或者得知罐312内氢气压力，或者作为替换，得知罐312内变换器320所感知的压电压力。探测绳316、318可以永久地设置在传感器端口314，或者探测绳可以是可拆卸的，并提供一台便携式微处理机装置330，当需要了解有关罐312内状态的信息时，可以将该微处理机与端口314连接。
本发明又一个实施例在图9和10中示出。氢储存装置410包括储存罐412，该储存罐具有设置在罐412壁的侧面的插入部414，或者甚至设置在阀416(未示出)内，尽管如图5所示，插入部414可以设置在罐412的底壁上。插入部414包括绝缘探测绳418用的端口，以保证与罐412内的电阻元件420电气连接，对此将结合图10更详细说明如下。
在罐412外，探测绳418与电阻检测装置440电气连接以检测电阻。电阻检测装置440可以包括一个如图所示的显示器442，该显示器显示电阻，或者作为替换，从探测绳418接收的电阻信号指示氢容量，这是使用装置440内的逻辑控制回路444的标定算法，根据从罐412内接收的电阻信号计算氢容量。探测绳418也可以与一台便携式独立电阻测量装置440结合使用，探测绳418可以临时与电气引入插头(未示出)连接，该电气引入插头例如类似于电气插座，设置在插入部414内。这样的特点会允许操作人员携带测量装置440，将测量绳418插入，检测氢容量，从插入插座拔出探测绳418，并继续监测其它装置410。
装置410所据以运行的原理，是基于氢化物的另一个特性，该特性表明随着氢容量的增加电阻率增加。尽管一种直接的相关性还没有确定性地建立，在正确标定之后，提供一种对氢容量的精确计量是一种足够平滑的相关。就是说，既然电阻率的增加提供一种与包含在氢化物内氢容量的已知相关性，氢化物局部电阻的知识可以直接转换为氢容量的值。在本发明考虑使用的金属氢化合金材料范围内，众所周知，在氢化物不包含氢时与氢化材料所包含的增压氢达到或者接近完全饱和点时，两者之间的其电阻变化可能高达200％。
现在参看图10，图9中的电阻元件420以详细的横截面图示出。电阻元件420设置在罐412的内部，但借助于经过设置在插入物414中的探测绳418传输的电信号通讯。每一条电探测绳418在端子422处终止，该端子均嵌入密实封装的内室424。推荐内室424具有圆柱形壁426和端壁428以限定一个圆筒，而端子422彼此相距一段距离，并各自设置成邻近圆筒两端壁428其中之一。作为替换，可以采用其它形状，例如，横截面为六边形或者正方形。
室424的壁426、428包括一种氢气可以渗透的电气绝缘材料，例如Delaware.Wilmington的E.I.du Pont de Nemours and Company的Teflon(特氟隆)。组成壁426、428的材料的可渗透性允许氢被室424内的氢化合金材料自由地和同等地吸收与解除吸收。在端子424之间的空间分离可以预先确定，以便为具有特定尺寸的室424在端子之间保证所希望的电阻。
室424用氢化材料430以粉末形式密实封装至预定的密度，以保证预定的电阻率水平，电阻率的变化取决于氢化材料430的氢容量。推荐在室424和在罐412其余部分两者内的氢化材料相同，这样，在整个装置内的氢化材料的氢容量相匹配，于是保证在罐412内氢化材料的氢容量精确读数。
在运行过程中，信号从电阻元件420传输，该信号是端子422之间的电阻指示物，而且也本质上与罐412内氢化材料的电阻一致。此信号被输送到电阻检测装置440，该装置分析此信号，并使用逻辑控制回路444中所使用的标定算法，确定在罐412内金属合金氢化材料中的氢容量。此实施例提供了某些优点，其中，电阻测量装置440也吸收氢，因此，被装置440所占据的空间并不是利用不足，而是利用于氢的储存。
从对本发明的了解，其它的修改和变化，对于本领域的技人员而言会变得一目了然。例如，对于所公开的不同的传感器和/或彩色指示计的组合可以修改与替换。作为替换，在此没有详细叙述的其它的状态形式，可以用其它形式的传感器感知。例如，可以设置重量传感器检测氢化材料的重量，既可以设置在罐内，也可以设置在罐外，如果外面测量，为外壳和阀使用一种包装重量，以提供一种氢容量的可替换的或者附加测量。再有，材料的例如氢化材料的霍尔效应测量也是众所周知的，随着氢容量的增加，材料的电磁特性改变。预计这种传感器可以通过感生一个电磁�。⒓觳獠牧系牡缣匦岳绲缪梗约屏勘环庾暗那饣牧系那馊萘�。为了保证精确读数，根据已知容量进行材料的标定是必要的。
本发明氢燃料计的上述实施例，仅仅是供说明而并不意味着限制，本发明只由下述权利要求限制。
权利要求
1.一种氢储存容器，其包括a)封闭罐，其具有壁和至少一个通路开口，以充注和放出氢气；b)金属氢化材料，其容纳在所述罐内，所述材料能够吸收氢气和解吸收氢气；和c)计量计，其检测仍旧被吸收在所述金属氢化材料中并可以经过所述至少一个通路开口放出的氢容量。
2.如权利要求1所述的氢储存容器，其中，计量计进一步包括与所述封闭罐连通的压力计，所述压力计具有数个刻度尺，其读取储存在所述氢化物内的氢的总量，每一个所述刻度尺是处于不同温度时所储存氢的总量的指示。
3.如权利要求2所述的氢储存容器，其中，所述压力计进一步包括温度敏感材料部，该材料部根据环境温度改变颜色，因此，相应的刻度尺被指示，从而提供与温度有关的氢容量的正确读数。
4.如权利要求3所述的氢储存容器，其中，所述压力计进一步包括指示计，其提供一指示特性，以使观察人能够选择所述数个刻度尺其中适当的一个刻度尺，该刻度尺对应于在所述罐内的所述氢化材料的环境温度。
5.如权利要求1所述的氢储存容器，其中，所述罐进一步包括邻近所述罐壁设置的一刚性盒，该盒具有内部，该内部与由所述罐壁封闭的空间流体连通；孔，从所述罐壁外面可以看见；和燃料计，设置在所述孔内，所述燃料计能够指示设置在所述罐内的金属氢化材料内部所储存的氢气容量。
6.如权利要求5所述的氢储存容器，其中，所述盒包括金属氢化材料，严密封装在由所述盒封闭的空间内，所述金属氢化材料在纵向与设置在邻近所述孔的压力敏感元件联系，因此，所述盒内的所述氢化材料的量改变，导致由所述氢化材料作用的相应压力改变，该压力的改变是由所述氢化材料对氢的吸收所引起的物理膨胀的结果。
7.如权利要求6所述的氢储存容器，其中，所述燃料计包括压力敏感元件，而在所述盒内的所述氢化材料的膨胀或收缩，导致在所述燃料计上的压力差，从而指示由在所述盒内的所述氢化材料的体膨胀所引起的压力量。
8.如权利要求7所述的氢储存容器，其中，所述燃料计进一步包括封闭的压力敏感塑料，该塑料能够改变颜色，以作为在所述盒内的所述氢化材料的氢容量的指示。
9.如权利要求7所述的氢储存容器，其中，所述燃料计进一步包括压电元件，该压电元件产生一压力的电信号指示物，该压力由在所述室内的所述氢化材料作用。
10.如权利要求9所述的氢储存容器，其中，在所述盒内的所述金属氢化材料与在由罐壁封闭的空间内的氢化材料相同。
11.如权利要求6所述的氢储存容器，其中，在所述盒内的所述金属氢化材料与在由罐壁封闭的空间内的氢化材料相同。
12.如权利要求9所述的氢储存容器，其中，在所述盒内的所述金属氢化材料与在由罐壁封闭的空间内的氢化材料相同。
13.如权利要求9所述的氢储存容器，进一步包括设置在所述容器内的温度传感器，该传感器生成温度值的电信号指示，所述压电和温度传感器信号被中央处理器接收，所述中央处理器能够基于预定的算法计算出氢容量值。
14.如权利要求13所述的氢储存容器，进一步包括数字式显示器，其接收由所述中央处理器计算所得的氢容量值，并以数字格式在所述显示器上显示该值。
15.如权利要求1所述的氢储存容器，其中，所述罐进一步包括设置在所述罐壁内的一盒，所述盒内封装以金属氢化材料，并与由所述罐壁封闭的空间流体连通，探测绳与设置在所述盒相反侧面的端子连接，所述探测绳可以从外面进入所述罐壁，电阻测量装置可以与所述探测绳连接，以检测设置在所述盒内的所述氢化材料的电阻水平，所述电阻水平是设置在所述罐内的金属氢化材料所储存氢气容量的指示。
16.如权利要求15所述的氢储存容器，其中，所述盒进一步包括用可以渗透氢气的一隔离材料制成的刚性壁。
17.如权利要求16所述的氢储存容器，其中，可以渗透氢气的材料进一步包括一聚合物。
18.如权利要求16所述的氢储存容器，其中，可以渗透氢气的材料进一步包括Teflon。
19.一种氢储存容器，其包括a)封闭罐，其具有壁和至少一个出口开口，以充注和放出氢气；b)金属氢化材料，其容纳在所述罐内，所述材料能够吸收氢气和解吸收氢气；并包括设置在所述金属氢化材料内的一多孔基质，以保证氢气在所述金属氢化材料内有效分布；c)计量计，其检测仍旧被吸收在所述金属氢化材料中并可以经过所述至少一个出口开口放出的氢容量。
全文摘要
一种氢储存容器(10)具有罐(12)，该罐设有至少一个充注和放出氢气用的通路开口(14)，罐(12)封装以能够吸收氢气和解吸收氢气的金属氢化物(120)，并具有检测保留在氢化材料(120)内的氢容量用的计量计(20)。为了进一步允许氢在整个氢化材料(120)内分布，可以在所述氢化材料(120)内设置多孔基质，以保证氢气有效分布在所述氢化材料内。燃料计(20)可以进一步包括确定氢容量用的子组件，每一种子组件根据金属氢化材料(120)工作的不同特性确定。例如压力计量计(130)，该计量计对氢容量的压力指示物敏感；压电传感器(116)，与封装有氢化材料(120)的刚性盒结合使用，提供一种氢容量的压力差指示物，或者电阻率传感器(420)，与封装有氢化材料(120)的盒(412)结合使用，提供氢容量的电阻率差的指示物。
文档编号G01F17/00GK1589172SQ02823070
公开日2005年3月2日 申请日期2002年10月9日 优先权日2001年10月16日
发明者戴维·H·达科斯塔, 马克·P·戈尔贝恩, 戴维·C·特拉格纳 申请人:Hera 美国公司
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