[發明專利]用于填充氣罐的站和方法

有效

• 申請號: 201480037785.8
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN105358896B
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: L·阿利迪熱斯
• 申請（專利權）人: 喬治洛德方法研究和開發液化空氣有限公司
• 主分類號: F17C5/00
• 分類號: F17C5/00;F17C5/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 牛曉玲,吳鵬

技術領域

本發明涉及一種用于填充氣罐的方法和站。

更具體地，本發明涉及經由填充站用加壓氫氣填充一罐的方法，所述填充站包括至少一個緩沖容器以及連接到所述至少一個緩沖容器的流體線路，所述填充站的線路包括連接到至少一個氣態氫源的第一端，該第一端用于通過來自所述源的氣體對所述至少一個緩沖容器進行填充，所述線路包括第二端，該第二端配備有用于可拆卸地連接到待填充的罐的輸送管，從而用來自所述至少一個緩沖容器的氫氣填充所述罐，所述方法包括在氫氣被輸送到所述至少一個緩沖容器之前在凈化部件中凈化由所述源供給的氫氣的步驟，填充站的線路還包括用于壓縮加壓氣體以便填充所述至少一個緩沖容器的至少一個壓縮部件。

背景技術

通常通過利用處于高壓(例如200，300，450或850巴)的緩沖容器與待填充的罐之間的相繼平衡來執行對處于高壓(例如300至800巴)的燃料氣體(特別是氫氣)的罐的快速填充(通常15分鐘以內)。這種填充在必要時可以通過一個或多個壓縮機加以增補或補充。

為了限制由于壓縮的絕熱性質造成所述罐中溫度升高，燃料氣體在進入所述罐之前被冷卻到例如-40℃左右的溫度。該冷卻通常經由被供給制冷劑或低溫流體的熱交換器執行。這些方法在文獻中有大量描述。

例如可以參考文獻FR 2919375A1，FR 2973858A1和FR 2919375A1，所述文獻描述本發明可適用的填充站。

安裝在車輛中的使用這種氫燃料的燃料電池(特別是“PEMFC”類型)必須被供給非常純的氫氣。大量文獻描述了氫氣中的雜質(例如水，CO，H₂S)對燃料電池的性能和使用壽命的影響。因此開發出嚴格的標準以確保輸送到罐的氫氣不損傷電池(參見例如ISO 14687-2標準)。

已知的且相對便宜的工業制造過程使得不可能持續地確保這種程度的純度。

為了保證氫氣的純度水平，有必要在填充站的上游添加特別昂貴的凈化步驟，例如在低溫操作的吸附床層/吸附劑床層或鈀膜上凈化。

另一個解決方案包括向填充站供給液態——因此非常純——的氫氣，或通過電解。然而這些解決方案很昂貴。

發明內容

本發明的目的是緩解現有技術的上述缺點的全部或一部分。

為此，根據本發明并且根據上述的前序部分給出的一般定義的方法，本質上其特征在于，該方法包括在壓縮部件的出口處的壓縮氣體與凈化部件之間傳遞熱量的步驟。

這使得有可能使用通過利用完全整合到填充站的標準技術或非標準技術的凈化系統與填充站中的燃料電池的規格先驗不相容的氫氣源。

在凈化部件的操作中壓縮氫氣的過程中使用填充站中產生的熱量允許進行節約和使所述站特別有效地運行。

此外，本發明的一些實施例可包括一個或多個下列特征：

-所述凈化部件根據一循環進行操作，該循環包括氣體凈化階段和再生階段，在壓縮部件的出口處的壓縮氣體與凈化部件之間傳遞熱量的步驟在凈化部件的再生階段過程中執行，

-凈化步驟使用至少一個變溫和變壓吸附(TPSA)分離裝置，

-從壓縮部件的出口處的壓縮氣體向凈化部件的選擇性熱量傳遞使用與壓縮部件的出口處的氣體進行熱交換的熱交換器，以及使所述熱交換器選擇性地連接至凈化部件和/或進入凈化部件的氣體的熱傳遞流體管道，

-凈化部件包括變壓吸附(PSA,TPSA)分離裝置，該裝置包括循環且交替地運行的數個活性炭或分子篩型的吸附床層，

-所述線路包括輸送管，該輸送管配備有閥且連接兩個吸附床層以便利用來自第二吸附床層的氣體吹掃第一吸附床層且反之亦然，從而使得在再生階段能進行所述(多個)吸附床層的洗脫步驟，在壓縮部件出口處的壓縮氣體與凈化部件之間的熱量傳遞包括在所述部件出口處的氣體與來自第二吸附床層的旨在用于吹掃第一床層的氣體之間的熱交換，

-所述方法包括在附加的再加熱部件與凈化部件和/或進入凈化部件的氣體之間傳遞熱量的步驟，

-所述方法包括在附加的再加熱部件與來自第二吸附床層的旨在用于吹掃第一床層的氣體之間傳遞熱量的步驟。