[發明專利]外供氫型加氫站的高壓供氫系統

有效

• 申請號: 200810202551.0
• 申請日: 2008-11-11
• 公開（公告）號: CN101418907A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發明（設計）人: 馬建新;周偉;潘相敏;鄔敏忠;陳華強;張存滿
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F17C5/04
• 分類號: F17C5/04
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 余明偉;尹麗云

技術領域

本發明屬于新能源技術領域，涉及一種集成了氫氣輸送、儲存、壓縮、加注、數據采 集、處理和安全監控，可為燃料電池汽車提供高壓氫氣加注的外供氫型加氫站的高壓供氫 系統。

背景技術

空氣污染、能源短缺、氣候變暖等一系列問題迫使人類大力開發新能源利用技術。由 于氫氣具有來源廣泛，循環使用性好，使用過程中對環境友好等優勢，以氫氣為燃料的燃 料電池汽車技術成為各國政府和各大能源、汽車公司的研發熱點。近年來燃料電池汽車技 術日益成熟，各類樣車相繼推出，世界各地陸續開展燃料電池汽車的示范運行活動，以考 察、驗證其安全性、可靠性和耐久性。作為給燃料電池汽車提供氫燃料加注的基礎設施， 加氫站的數量也在不斷增長，各種示范運行活動在世界各地火熱展開。截至2006年底， 全世界已先后興建了140多座各種類型的加氫站，這些加氫站除了為燃料電池汽車提供氫 氣加注服務外，本身也通過建設各種類型的加氫站來探索、驗證、示范各種建站技術，為 今后燃料電池汽車商業化應用時的大規模建站提供技術儲備。

加氫站的類型從其供氫方式上可分為站內制氫和站外供氫兩種，前者是通過在加氫站 內建設制氫裝置，利用如化石類燃料重整或水電解等制氫方式來滿足加氫站的氫氣需求。 后者則是通過制氫廠的集中制氫，再借助管束運氫車將氫氣運送至加氫站。從氫氣的儲存 方式上可分為高壓氣氫儲存和液氫儲存兩種，從加注方式上可分為液氫加注和氣氫加注。 外供氫、高壓氣氫儲存及加注的加氫站，因其投資低、工藝簡單、操作和維護成本低，成 為加氫站建設的首選。

目前已建成的示范性的外供氫加氫站主要有兩種模式：其一是以分為多級的高壓儲氫 氣瓶為加注氣源，管束運氫車不直接參與加注，僅作為高壓儲氫瓶的補充氫氣源，借助壓 縮機將管束運氫車中的低壓氫氣壓縮并儲存于高壓儲氫瓶中；其二是以管束運氫車為加注 氣源，通過壓縮機直接將增壓后的高壓氫氣加注到被加注車輛的車載儲氫瓶中。兩種方法 的最大缺陷在于加注能力的操作彈性與加氫站的經濟性難以兼顧。

在燃料電池汽車示范運行階段乃至商業化運行初期，燃料電池汽車的數量有限，加氫 站為滿足高峰加注時段的高壓氫氣需求，若采用上述第一種模式，需要設計較高的儲氫容 量，意味著加氫站需配置較多的高壓儲氫瓶，大幅增加建站成本，而非加注高峰時段，則 會造成儲氫瓶利用率低，降低了整個加氫站的經濟性；若采用上述第二種模式，加氫站需 要配置大排量氫氣壓縮機，將大幅增加加氫站的壓縮機購置費用，而加注過程壓縮機的頻 繁啟停不利其穩定運行，且會增加壓縮機的運行和維護費用。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于：針對燃料電池汽車早期發展階段對氫燃料加注需求動 態變化大的特點，提供一種操作彈性大而經濟的燃料電池汽車加氫站的供氫系統技術方 案。

為了解決上述技術問題，本發明提出的解決方案是：

一種外供氫型加氫站的高壓供氫系統，其包括

若干管束運氫車，用于作為運輸氫氣的工具或作為第一級儲氫容器；

并聯的多壓縮機系統，其至少包括兩臺分別獨立運行或同時運行的壓縮機；

高壓儲氫瓶組，其包括固定于加氫站內的第二級和第三級儲氫容器；

高壓氫氣加注系統，用于加注氫氣，其包括控制系統、加氫槍和一系列閥門。

作為本發明的優選方案之一，所述外供氫型加氫站的高壓供氫系統進一步包括數據采 集、處理和安全監控系統，用于實時采集并記錄儲氫瓶、壓縮機、加氣機的運行參數；對 供氫系統各可能的超溫、超壓點、氫泄漏、火警區域實施監控；實時反饋運輸途中的運氫 車的運行軌跡和氫氣裝載量以及運行中的燃料電池汽車的位置、車載氫氣量和車輛運行狀 況。

作為本發明的優選方案之一，所述的高壓儲氫瓶組與管束運氫車的低壓氫氣共同組成 高低壓力搭配的氫氣加注氣源。

作為本發明的優選方案之一，所述的并聯的多壓縮機系統用于將外部供氫增壓入加氫 站的高壓儲氫瓶組或將外部供氫增壓入燃料電池汽車車載儲氫瓶。

作為本發明的優選方案之一，所述壓縮機為隔膜式或活塞式壓縮機。