固体氢中空等温电热贮筒及其充氢装备

摘要

一种固体氢中空等温电热贮筒及其充氢装备，由中空等温电热体封闭在金属筒中组成的固体氢贮筒、无氟制冷及制冷放大装备、与液氢钢瓶相通的带液氢分输管的液氢输送管、阀门、加压器组成，由扁铝管叠加成的中空电热等温体内可满贮固体氢材料，均匀分层夹置在两两扁铝管间的石头低电热膜部件实现了等温可调温均匀电加热能控制固氢料按需分解出氢气，环保节电的制冷装备限制充氢温度低于固氢放氢温度可实现顺向快速充氢，该发明系统解决了小体积大储量氢能源贮筒的充氢和在无压状态下安全供氢的物流循环，为可再生的清洁能源氢燃料直接取代有限储量的排放CO2的燃料提供了条件。

说明书

本发明领域：

本发明属于清洁能源装备领域，特别涉及固体氢中空等温电热贮筒及其充氢装备。

本发明背景技术：

地球石油贮量原探明还能开采使用40年，近年来报道许多国际石油公司对其油田的石油贮量的原预测含有20-25％的夸大水分，显然寻找到换代能源包括寻找到可再生的清洁能源和解决换代能源的物流技术装备对人类生存而言已经十分紧迫，全世界都已共识到可再生的氢能源是最清洁和取之不尽的换代能源，据网上公布，2003年美国国会拨款12亿美元用于氢能源燃料电池的研发并提出现在出生的新生儿将成为第一代使用氢能源的汽车驾驶员目标；许多大国都不约而同拨出巨款从事氢燃料电池的应用研究；目前各国氢能源科学家就燃氢电池技术应用遇到了两大不可能解决的瓶颈障碍，一是燃氢电池使用的高压液氢在燃料电池铂金反应网上不可能全部及时与氧反应成水，大量的氢气会直接泄入大气层，等量的氢对臭氧层的破坏力度大于氟里昂；二是全世界汽车保有量为6亿辆，而铂的储量有限，远不能满足汽车改用氢燃料电池的制造量需求；氢能源经过燃氢电池的形式换代汽车汽油动力机的方式还存在汽车动力机的被淘汰会造成巨大的汽车动力机械的生产资料及专业人员“下岗”的经济及社会矛盾；当前全世界不仅共识到从水中获得氢能源是最清洁最经济最取之不尽的可持续发展能源，而且世界各国廉价获取取之不尽的氢能源技术也已经解决，特别是已经发现可以通过加压时先加热后吸热工艺使氢气与某些金属粉末顺向反应生成称作“固氢”的体积小而含氢量大的氢化金属，例氢化镁MgH₂、聚合氢化铝N·ALH₃等，无压而可安全物流的“固氢”即氢化金属能在130℃至150℃恒温环境中均匀分解放出低压氢气和通过调节温度控制放氢量及放氢速度，所产生的氢气燃料可以取代汽油或天然气直接使用于发动机成为汽车清洁能源，避开采用燃氢电池可解决氢泄露污染和铂材料短缺的问题，固氢可平稳放氢取代汽油用作汽车发动机燃料由于尾气中无污染物，因此适用转子发动机，转子发动机的最高效率为62％较往复式发动机的最高效率28％高出二倍多而且生产成本可降低50％，日本马自达公司1986的转子发动机年产量曾达到150万台，因排放污染物不能达标原因被迫停产，使用氢燃料显然可促进转子发动机再显辉煌；但新的技术瓶颈问题又出现了，其中一个技术难度是现有的电热材料无法制作成中空可贮固氢材料的恒温电热体，原因是合金电热材料热源有过温特性，在固氢贮筒中要使固氢材料均匀处在130℃至150℃恒温环境时与固氢材料直接接触处的电热体不仅温度必然很高，甚至很易出现明火，若采用较厚的热缓冲材料消除热源明火影响，则电热升降温速度就会缓慢不灵敏，升温不灵敏的加热环境无法控制固氢放氢的及时和定量使与汽车发动机燃氢动作相呼应，而且显然还会挤占贮存固氢料的有效空间而限止载氢量缩短连续行驶的里程，特别是耗电功率相应会加大，汽车电瓶的供电能力受到限制；另一个技术难度是金属粉末在高压加热充氢反应成固氢的过程中自然放出热能，其温度积聚达到甚至会超过固氢分解出氢气的居里温度130℃-150℃度，很显然一方面固氢在反应中形成，同步另一方面形成的固氢又会热分解放出氢气的这种可逆反应行为必会造成充氢不足、充氢时间拉长和消耗电能太多等增加成本和降低使用效率的弊病；解决这二个瓶颈问题即若能发明出轻薄结构的中空等温电热固氢贮筒和无氟低电耗的制冷充氢装备，就能实现固氢取代汽油直接用作汽车清洁燃料甚至使用固氢取代燃热锅炉的时代到来，也能实现氢燃料电池阻止氢泄露污染大气层和降低成本，开创取之不尽的廉价清洁氢燃料的可持续发展新纪元。

本发明内容：

一种固体氢中空等温电热贮筒及其充氢装备，由制冷装备、中空等温电热体封闭在金属筒中组成的固体氢中空等温电热贮筒、液氢钢瓶、带液氢分输管的液氢输送管、阀门、加压器组成，加压器与液氢输入口均与液氢输送管相通，液氢输送管上并列有与液氢输送管连通连体垂直设置的液氢分输管，液氢分输管的管口有与固氢贮筒充氢管口外螺纹相匹配的内螺纹；其中固体氢中空等温电热贮筒，简称固氢贮筒，由可塞满固氢材料的中空等温电热体封闭在金属筒中组成，金属筒筒盖与筒体活动旋接成共体，筒盖上连体有充氢管口，筒底均匀排列有成对电极接线柱，所涉的中空等温电热体由多片厚度均匀的薄壁扁铝管两两夹紧石头纸电热膜部件组成共体，石头纸电热膜部件由一对均匀的绝缘片夹紧封闭均匀厚的石头纸电热膜元件组成，石头纸电热膜元件由在热解法包括热生长、热喷涂、热渗镀、真空电镀膜或熏蒸法结合在石头纸基片的一面或双面的二氧化锡为主体的均匀的电热膜上置上平行的银层电极组成，石头纸上的均匀电热膜的方块电阻均匀近似相一致，一对银层电极的引出导线处在石头纸电热膜元件的同一端头，石头纸电热膜元件的四侧留有2mm以上的爬电距离；

本发明制冷装备所涉及的无氟纯相变氨制冷器，由氨水贮罐、氨水循环流通管、氨水流通管上的氨水溶液电热蒸发区段、精镏器区段、冷凝器区段、L型导热吸热管、冰水管氨水溶合区段组成，氨冷凝器区段与L型导热吸热管贴紧成共体及L型吸热管与冰水管贴紧成共体，可相贴紧的L型导热吸热管、冰水管及冷凝管段均为方型或半月型中空薄壁铜管，L型导热吸管管中充满平行的中空无机纤维和热超导介质；本发明制冷设备所涉及的无氟纯相变二氧化碳制冷放大器，是由绝热膨胀室、绝热膨胀阀、冷量补偿器、制冷液体输送泵、制冷液体CO₂及贮罐组成的制冷放大系统的多级相连结构体，其中一级制冷器的绝热膨胀室内置有的冷量补偿器来自氨制冷器的氨制冷冷补偿源，后级制冷放大器分流出一个冰水发生器，冰水管在循环回流过程中与氨纯相变制冷器的L型吸热导热管贴紧成共体结构；该制冷装备所涉及的无氟纯相变二氧化碳放大器的后级制冷放大器分流出一个制冷补偿器伸入一级制冷放大器的绝热膨胀室内，使一级制冷放大器内拥有二个冷补偿源。

本发明的优点一是固氢贮筒的充氢速度快、效率高和节电，液氢在低温环境中经过输氢管进入各固氢贮筒的流程中处于不活泼状态，输进固氢贮筒的液氢量足，固氢贮筒在加压和自身电加热增温过程中完成金属粉末与氢结合反应成金属固氢的同时，所释放出的热能传导到固氢贮筒壳体上被冷环境及时吸收掉，能阻止金属氢过温逆反应反分解出氢气；二是在完成大批量的充氢过程中的冷工艺环境的实现具有无氟污染和巨大的节电优点，本发明制冷用电只需氟里昂同冷量制冷用电的1.25％左右；三是固氢贮筒的物流及使用十分方便，其在汽车上的安装和在充氢时的安装均可通过旋转旋接轻易完成，物流过程中固体氢处在无压状态，该固氢贮筒在充氢起初时电加热与在汽车上放氢时的均匀的电加热可使用贮筒体内同一电热膜部件实现；四是固氢贮筒中的中空等温电热体的贮氢空间率大，等温电热环境均匀，升温速度快，没有电热源过温隐患和电热源热惯性隐患，易于智能化控制放氢速度；显见本发明可以实现氢直接成为汽车燃热发动机的燃料供应源换代汽油、天然气、乙醇等污染和不可再生的能源，还显见本发明可以比加汽油还方便和安全实现物流，特别是处在长途奔波中的汽车可以带足备用固氢贮筒自行更换使用；本发明不仅成为突破氢能源换代污染能源的关键，还具有明显的综合低成本优势，其与汽车接轨时投入的成本低和汽车行驶时的消耗成本低的双优势对汽车能源的换代明显具有多赢共利的优点；本发明为环保和节能节耗的热能及冷能的可持续发展的清洁能源新纪元的开创提供了条件。

附图及补充说明：

图1为本发明固氢贮筒成批充氢时的工艺示意图；

图2为固氢贮筒的剖面结构示意图；

图3为固氢贮筒中的市电型中空等温电热体结构示意图；

图4为固氢贮筒中的车用型中空等温电热体结构示意图；

图5为图2的A-A剖面结构补充说明示意图；

图6为市电型图2的B-B剖面电极引出结构补充说明示意图；

图7为车用型图2的B-B剖面电极引出结构补充说明示意图；

图8为车用型图2的C-C仰视电极结构补充说明示意图；

图9为市电型图2的C-C仰视电极结构补充说明示意图；

图10为固氢贮筒的联接电源的电极结构示意图；

图11为充氢环境装备无氟纯相变制冷及制冷放大装备的工作原理及方法示意图；

图12为纯相变制冷装备中的氨制冷冷补偿器的结构及工作原理示意图；

图13为多级相连的无氟纯相变制冷及制冷放大过程中的冷量循环利用原理示意图；

图14为市电型固氢贮筒的电热电路原理示意图；

图15为车用型固氢贮筒的电热电路原理示意图；

图中1表示固氢贮筒，由贮筒体2及贮筒筒盖3组成，4表示筒盖3上连体的盖帽，盖帽内置有与筒体2上端口外侧的螺纹5相匹配的标准螺纹，6为处于筒盖3中心处的接气咀，其外侧置有标准螺纹7，其中心为氢气通道8，9表示中空等温电热体，图3给出了中空等温电热体9的结构，其由中空扁铝管10、石头纸电热膜部件11、侧壁铝贴片23、带有平头12的平头铆杆13组成共体，图3中14为石头纸电热膜元件，其由石头纸电热膜材料15、涂银电极16、电极引出插片17、爬电距离18组成，石头纸电热膜元件14被一对面积大于14的绝缘片19夹紧组成电热膜部件11，电热膜部件11分别置于两两夹紧的扁铝管10中间用铆杆13固定组成中空等温电热体9，中空等温电热体9上扁铝管10的所有外露角20均可与圆形贮筒体2的内壁靠近相切，图5给出了中空等温电热体9置放在贮筒2内的相切结构，固氢材料满置在中空等温电热体扁铝管的中空格21内及相邻的切角间空隙22内；本发明所涉固体氢中空等温电热贮筒中的电热等温体9中，平行置放的石头纸电热膜元件14的高度均相一致时热功效最佳，元件14的宽度各狭于相邻的二块扁铝管中较狭的一块实现全封闭，平行放置的所有石头纸电热膜元件14在同一电压下的平均功率相一致实现等温工作，处在电热等温体中二侧的石头纸电热膜部件11贴在最狭的扁铝管的外侧又称为“偏外电热膜部件”25，“偏外电热膜部件”25的外面贴置有铝贴片23，23起保护“偏外电热膜部件”25的作用和导热作用，与“偏外电热膜部件”25共贴紧在同一块最狭扁铝管另一面的电热膜部件11，又称为“偏内电热膜部件”24，其余的电热膜部件均称作电热膜部件并均用11表示；本发明所涉的固体氢中空等温电热贮筒1按应用环境的电源电压分为市电型和车用型，简称市电型固氢贮筒和车用型固氢贮筒，分别适用110V至380V市电源或12V至24V车用电瓶电源，其结构差别在于石头纸电热膜元件14的电极分布结构不同，市电型固氢贮筒使用的石头纸电热膜元件14由图3给出了结构，其由一对平行等长等宽的石头纸电热膜材料15、中间为2mm以上宽的爬电距离18、二端头涂有均匀宽的银层电极16组成，一对L型电极引出插片17平行固定在元件14的同一端头的银层电极16上；车用型固氢贮筒使用的石头纸电热膜元件14由图4给出了结构，三条平行的银层电极16分置在连体的石头纸电热材料15二侧和正中间，相邻二条电极间的距离相等，三条与电极16贴合成共体的狭条电极引出薄金属弹性插片17平行固定在元件14的同一端头；“偏内电热膜部件”24与“偏外电热膜部件”25处在并联工作状态共用一个对称电极夹卡26与平头螺杆电极27接通外电源，图2及图10给出了固氢贮筒1的电源接通结构，图中28表示平头螺杆电极27的平头，29表示带有对称圆凹孔30的绝缘瓷环，31表示硅橡胶密封垫圈，32表示螺帽，33表示贮筒体2的底壁；固氢贮筒的安装工艺为：将中空等温电热体9插入贮筒体2内，扁铝管10的外露角20的底部被贴置在贮筒体2内筒底壁33上的耐温定位环34定位，所有的电极插片17自然落入对称电极夹卡26中心内，侧得对应螺杆电极27间的电阻参数均正确时，可确定电极片17与电极夹卡26均已良好接合，向扁铝管孔21内及切角间空隙22内灌入定量的绝缘粉35使坚实并达到超过扁铝管10底面上方确保达3mm的双点划线36位置，喷入一薄层定形胶固化后继续灌入固氢材料至与扁铝管10上口相持平时再在扁铝管10上口处压置圆形不锈钢网罩隔片37，利用螺纹5旋置紧固氢贮筒筒盖3并压住隔片37，38表示贮气空间，39表示“偏外电热膜部件25”与“偏内电热膜部件24”的并联接线，该固氢贮筒经过加压测试不漏气合格便可使用；40表示中空扁铝管内的导热用支撑隔离筋；图14给出了市电型固氢贮筒1的电热电路原理，图中41为开关，42为IC与非门智能开关，图9所示的数对电极螺杆27并联接入IC智能开关42与市电源43线路中，42是能自动控制可按从左到右或从右到左程序使石头纸电热膜元件14在放出氢气时“一与均非”分别可轮流独立工作及在充氢时“全与全非”工作的智能开关，这种放出氢气时能依次均匀电热工作“扫描式”放氢的结构能实现足够大容量的固氢贮筒的中空扁铝管10中的足够多的固氢贮料分别热解供氢、长时间供氢和充分分解尽氢气，亦能在充氢时方便全部均匀电加热或全部取消电加热控制充氢；车用型固氢贮筒的电热电路工作原理由图15给出，图7与图8给出了相应低电压电路接线结构，图8中间与车用型低压元件中间电极连接的接线杆27上可同时固定上二根标准导线，其分别与同一元件二侧对应的电极连接的接线杆27形成可供电电加热关系接入IC开关42中，车用型固氢贮筒所需的每次放氢量较少，因此只需每片石头纸电热膜元件14的一半功率即1/2电热场工作面工作，显见可减轻汽车电瓶的供电压力，在采用常规汽车电瓶电源44的前提下可实现采用贮氢量扩大二倍的固氢贮筒；本发明将电加热面积较小的偏外电热部件25与偏内电热部件24并联起来工作，可简化电极接合结构和提高放氢工作效率的实用性；图11给出了无氟纯相变制冷工作原理、无氟纯相变制冷放大工作原理和冷量在制造和放大过程中的循环利用原理，图中45表示氨制冷冷补偿器，46表示氨制冷冷补偿源，47为散冷翅片，48为氨制冷冷补偿器的导热散热管，点划线区49范围表示一级CO₂纯相变制冷放大器，与点划线区49连体的相似区84表示二级CO₂纯相变制冷放大器，其中50为绝热膨胀室，51为绝热膨胀口，52为绝热膨胀控制阀，53为绝热膨胀室的绝热箱壳，54为绝热箱壳53的外壁，55表示液态CO₂，56为制冷液体CO₂输送泵，57为制冷液体CO₂贮罐，58为一级CO₂制冷放大器伸进二级CO₂制冷放大器绝热膨胀室的CO₂制冷冷量补偿器，59为CO₂二级制冷放大器的高浓度CO₂分流管，60为中浓度CO₂回流管，61为二级CO₂制冷放大器提供冷量的冰水交换器，冰水在冰水交换器内设水泵的推动下经过冰水输送管62流经与氨制冷器45的导热散热管48紧贴成共体的吸热区63后分流进并联工作的风机盘管制冷空调64进一步散冷后经过冰水回收管65回到冰水交换器61中冷交换成冰水再被水泵输出循环工作，66表示制冷空调64的冷风输出口；与二级CO₂制冷放大器在后相连并由二级CO₂制冷放大器提供冷补偿源的相似制冷放大区表示三级CO₂制冷放大器85，三级CO₂制冷放大器85的冷量少部分经过高浓度CO₂输送管59进入一级CO₂制冷放大器绝热膨胀室50中的CO₂制冷第二冷补偿源67，释放出部分冷量后的中浓度CO₂气体经由后输送管60进入三级CO₂制冷放大器的绝热膨胀控制阀52在三级CO₂制冷放大器的绝热膨胀口51处绝热膨胀深度降温成液态CO₂55；三级CO₂制冷放大器85的冷量大部分经过较粗的高浓度CO₂输送管59进入大功率制冷器68放出大量冷能后成为的中浓度CO₂沿着后输送管60通过绝热膨胀控制阀52经过绝热膨胀口51处绝热膨胀深度降温成液态CO₂55；本发明的CO₂制冷原理、制冷放大原理为：处在一级、二级、三级CO₂制冷放大器的液态CO₂贮室57中的液态CO₂气化分别成高浓度CO₂气体冲入CO₂制冷冷补偿源58、CO₂制冷第二制冷冷补偿源67、冰水交换器61中的制冷源和大功率制冷器68中的制冷源，高浓度CO₂气体在各制冷源中相变成为中浓度CO₂气体的过程中吸收周围环境中的热能实现环境制冷，继续处在膨胀中的中浓度CO₂气体经过绝热膨胀控制阀52被节流成高速CO₂气体在绝热膨胀口51处形成绝热膨胀瞬间深度降温形成干冰或液态CO₂积落在绝热膨胀室50内，各CO₂液体输送泵56连续不断的将液态CO₂泵入对应液态CO₂贮罐57中，这一过程是连续不间断的；与氟里昂压缩式制冷机相比，处在液体CO₂输送泵56位置处的是压缩机，该压缩机将气态氟里昂制冷工质压缩为液态制冷工质的体积转移比为104比1，即压缩机将104份体积的氟里昂气体压缩成一份液态氟里昂并实现转移，显见本发明输送泵56仅是将液态CO₂1比1进行了输送转移，所耗的电能相比节减了103/104，相对于冷量被放大了103倍，冷量的放大来源于绝热膨胀所获气体中的潜能；CO₂在绝热膨胀室50中能持续实现绝热膨胀，还由于获得了冷补偿源的冷量补偿，图11给出了冷补偿结构及原理，CO₂一级制冷放大器的绝热膨胀室50中有二个冷补偿源46及67，一个46来自氨纯相变制冷器45的冷量，另一个67来自三级或更后级CO₂制冷放大器分流出的放大的冷量，其中氨制冷冷补偿器45的主要用途是起动和维持CO₂第一级制冷放大器49工作，CO₂制冷放大冷量补偿器67的主要用途是利用第三级或更后级被放大的冷量的少部分维持和加大第一级CO₂分级制冷放大器49制冷放大工作，可随后适时停止氨制冷冷补偿源46工作以节约氨制冷冷补偿器45的电热部件72用电，本发明图12给出了氨制冷冷补偿器的节能和深制冷原理，图中86表示氨水贮罐，氨水溶液从氨水贮罐86上的氨水注入口69注入，氨水溶液经过循环流通的氨水流通管70在氨水溶液电热蒸发区段71处被电热部件72加热成高温氨水混合蒸汽上升到氨水流动管70的氨水精器区段73时水蒸气凝集成水珠跌落回氨水蒸发区段71，温度达到110度至130度的氨气体继续上升冲入氨水流通管70的失热冷凝器区段74，氨水蒸气中的热能被与失热管74紧贴成共体结构的内置中空无机纤维和导热介质的L型导热吸热管75快速吸走，L型导热吸热管75所吸收的热量升至连体的散热段48处又快速被紧贴成共体结构的冰水管63中流动的冰水吸走，这一瞬间连续失热的工作过程使冲入冷量补偿源46前冷凝区74的管道中的氨气自然相变成为氨水，氨水在冷量辅偿源46的管边中气化成氨气体，通过散冷翅片47吸收周边环境空气中的热能使周边环境降温成为氨制冷冷补偿源46，氨气体在氢气的定向循环运动的推动下进入氨水流动管70的氨水溶合区段76，不断溶于氨水溶液并落入氨水贮罐86中进入下一轮氨相变制冷循环，79为氢气导管，77为氢气导管79的氢气导入口，78为氢气导管79的氢气导出口，氢气封闭在氨水循环流动管70内，由于氢气不溶于水，只能沿着氢气入口77经由氢气导管79从氢气出口78经过液氨气化管制冷区46和氨水溶合区管76作定向运动，起到了推动氨纯相变制冷循环单向运动的作用，80表示一个哈夫组合成的绝热筒壳体，内置绝热填料81，绝热筒80起提高电热管72热效率作用，82、83表示电热管72的二个接电源线火、地线的电极柱，显见本发明所涉的氨纯相变制冷器45的氨制冷冷补偿源46，由于失热管74，与74连体的散热管48，冰水管63的连体结构和冰水管63中利用了CO₂二级制冷放大的冷量可实现高温氨气的瞬间降温相变成为每平方厘米压力大达25至30kg的液氨，高压液氨在冷辅偿源46中自然相变成为每平方厘米压力为2.1kg～3kg的氨气时急剧吸收周边环境中的热量，可使氨制冷冷补偿源46上的散冷翅片47降温至-62度以下，甚至达到-70度左右，实现了对CO₂一级制冷放大器49的绝热膨胀室50中的冷量补偿，使CO₂一级制冷放大行为连续工作：本发明在第三级或更后级CO₂制冷放大器中分流出一个CO₂纯相变制冷冷补偿源67插入第一级CO₂制冷放大器49的绝热膨胀室50中，使第一级CO₂制冷放大器49的绝热膨胀室50中拥有二个冷补偿源，其中CO₂纯相变制冷冷补偿源67提供的冷量不仅来自CO₂纯相变后级绝热膨胀所放大的潜能冷量，而且该冷补偿源67的温度更低冷量更足，冷补偿力更强，充分保障了本发明的冷量放大效率和制冷节电特性；本发明第一级CO₂制冷放大器放大了的近似103倍的冷量，一部分以高浓度CO₂气体形式从液态CO₂贮室57中冲出经过CO₂制冷冷补偿源58后成为中浓度CO₂气体时成为第二级CO₂制冷放大器绝热膨胀室50中的冷补偿冷能，另一部分以中浓度CO₂形式经过绝热膨胀控制阀52激发潜能使气态CO₂相变恢复成为液态CO₂55，在相变过程中流失的冷能由氨制冷冷补偿源46补足，进一步被放大的冷量在第二级CO₂制冷放大器中分为三部分，第一部分成为第三级CO₂制冷放大器绝热膨胀室50中的冷补偿冷量，第二部分分流进冰水交换器61中在高浓度CO₂气体相变为中浓度CO₂气体过程中放出冷能交换进充分接触冷源的循环水中使成为冰水，冰水从冰水输出管62中输出先流经与氨制冷器的散热管48相贴成共体的吸热管63，再流经各风机盘管单制冷空调64中的冷水盘管，使能从风机盘管制冷空调冷气输出口输出冷空气，降温的冰水经过冰水回收管65回到冰水交换器61中不断吸冷降温后循环被使用，第一第二部分输出部分冷量后生成的中浓度CO₂气体合并成第三部分经过绝热膨胀控制阀52激发潜能使气态CO₂成为液态CO₂；同理，本发明第三级CO₂制冷放大的冷量亦分为三部分，少部分分流通过CO₂制冷冷补偿源67进入第一级CO₂制冷放大器的绝热膨胀室50中，大部分由大制冷量制冷器68提供用作固氢充氢工艺环境降温，这二部分制冷用的高浓度CO₂气体相变成为中浓度CO₂气体后合并成第三部分经过绝热膨胀控制阀51使气态CO₂相变成为液态CO₂；图13补充给出了本发明相连制冷及制冷放大工作的原理及结构原理，氨制冷器区45、CO₂一级制冷放大区49、CO₂二级制冷放大区84、CO₂三级制冷放大区85组成一个循环制冷工作组合体，从氨制冷器45开始，相连的制冷设备随着制冷量的放大一个大于一个，每一级的制冷放大都依赖前一级制冷器的制冷补偿源，第一级制冷放大器49的绝热膨胀室50中有二个制冷补偿源，一个来自氨制冷器45的氨制冷冷补偿源46，一个来自CO₂三级(或更后级)制冷放大器85的冷补偿源67，氨制冷器的深制冷工作原理利用了CO₂二级制冷放大的冷量所产生的冰水在冰水管63处快速吸收掉导热散热管48的热能，本发明这种冷能被放大后又循环利用的技术方法使冷量的产生、冷量的放大达到高效率，在氨相变制冷器的电热部件72及一级、二级、三级CO₂制冷放大器的CO₂液体输送泵56的总电耗为5KW时，冰水交换器61与大制冷量制冷器68获得的制冷量合计可达到400KW，提供充氢环境用实用冷量被放大了八十倍；显见本发明在对大批量固氢贮筒充氢时，虽然为保障充氢筒不过温、不发生一边充氢一边又放氢的吸热用冷量巨大，但是实际制冷用电只需常规制冷设备的1.25％左右，固氢充氢时间可缩减50％以上，提高了设备利用率和生产率；使用固氢燃料换代汽油是历史的必然趋向，全世界的汽车保有量为六亿辆，固氢充氢所需的冷量采用本发明方法，不仅具有节能实用性和创造性，而且具有避免氟里昂污染的巨大社会意义；本发明在只采用氨制冷补偿器45，CO₂一级与二级制冷放大器49与84的连体制冷及制冷放大装备时，显见可以取代单制冷中央空调适用于市政建设；本发明在采用氨制冷补偿器45，CO₂一级、二级、三级制冷放大器49、84、85结构或在此基础上再增加一个或数个CO₂制冷放大器，则本发明可以取代任意大的氟里昂制冷设备用于冷库；如上所述的使用氨制冷冷补偿的CO₂三级连体制冷放大装备，工作8分钟时可将固氢贮筒充氢工作室的温度下降掉70度，本发明所涉制冷设备也可以直接应用于对金属粉末加压充氢制造氢化金属即固氢的常规设备工艺中；图1给出了本发明对批量固氢贮筒充氢的工作方法和原理，关闭与压力机89相通的输液氢管90上的阀门87，开通与液氢罐相通的阀门88，液氢立即通过液氢分输管92进入接在分输管92上的成批固氢贮筒1中并在高压状态下“湿透”处在固氢贮筒1的中空等温电热体9中已失氢的金属粉末，利用压力表93确定液氢充份进入固氢贮筒1时，关闭阀门88，打开阀门87，处在工作状态的压力机89使处在固氢贮筒中的液氢获得增压，全部接通固氢贮筒中的电热元件14的电源使均匀电热工作，处在加热加压状态下的固氢贮筒中的金属粉末与氢立即发生氢化反应生成氢化金属即固氢，该氢化反应放出的热量达到一定程度时，固氢贮筒中的电热元件由IC开关42自动切断电源全部停止工作，固氢在进一步不断反应形成过程中放出的热量传导到固氢贮筒1的壳体上被三点划线区表示的制冷环境94吸收限制固氢贮筒1不超过工艺温度，保障了氢化金属反应不出现逆向放氢反应；“充氢”过程中的液氢比重很轻，一升液氢的重量只有70克，因此本“充氢”工艺须重复数次经称量无充氢时的贮筒经充氢后增重达到工艺重量时旋换固氢贮筒，一个使用转子发动机每百公里耗油6升的轿车所匹配的固氢贮筒经充氢增重8.3kg时，可取代汽油行驶1000km；其中使用聚合氢化铝固氢原料时，含8.3kg氢的聚合氢化铝的重量仅约为41.5kg；这种固氢贮筒在物流中替代汽油可通过中空等温电热体中几乎不占体积的石头纸电热膜部件11局部轮流“扫描式”均匀电加热，使固氢在130至150度环境中选定对应温度平稳分解出氢气供给燃热发动机工作，图2所示的贮气空间38起到局部调节氢贮量的作用；由于氢燃料在燃烧后没有污染物排放，汽车动力机可采用转子发动机，转子发动机的零件数量和成本均只有往复式发动机的一半，而最高热效率与往复式发动机比为62％与28％之比，可提高二倍，可见使用本发明实现氢能源换代汽油能源不仅可以顺利实现，而且有实现降耗和节能的优势；本发明市电型固氢贮筒，有以氢代油、以氢代煤适用于锅炉等燃热设备的实用前景。

本发明实施方式：

本发明主要实施方式为“固体氢中空等温电热贮筒及其充氢装备”；从固氢筒的物流角度出发，实施方式为“固体氢中空等温电热贮筒”；从对固氢的充氢角度出发，实施方式为“环保节电快速充氢的装备”；从制冷角度出发，实施方式为“氨制冷冷补偿源的CO₂多级冷量放大装备”或可称为“无氟纯相变制冷及制冷放大装备”；其从冷量被循环使用的制冷特征角度出发，可称为“冷量可循环利用的无氟制冷及制冷放大装备”；其从冷量可以连续分级被放大的特征角度出发，可称为“环保节电分段制冷放大装备”。