[實(shí)用新型]一種簡(jiǎn)易氫氣單級(jí)增壓凈化灌裝系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721208981.4
• 申請(qǐng)日: 2017-09-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207196073U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程宏輝;徐林華;王葵葵;劉晶晶;顏慶云;吳瑛;嚴(yán)凱;陳東雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類號(hào): F17C5/06
• 分類號(hào): F17C5/06;F17C11/00;F17C13/00;F17C13/04;F17C13/02
• 代理公司: 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)21234
• 代理人: 張志偉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及氫氣回收灌裝領(lǐng)域，特別是一種簡(jiǎn)易氫氣單級(jí)增壓凈化灌裝系統(tǒng)。

背景技術(shù)

氫氣在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程有廣泛應(yīng)用，目前市場(chǎng)上大量使用的純氫(體積濃度99.99％)、高純氫(體積濃度99.999％)都是滿瓶壓力13MPa左右，容積為40L的鋼瓶供應(yīng)的。在使用這些鋼瓶氫氣的過(guò)程中，為保證再次充裝的安全性，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 4962-2008，氫氣使用安全技術(shù)規(guī)程)規(guī)定，不得將氫氣瓶?jī)?nèi)的氣體用盡，瓶?jī)?nèi)至少保留0.15MPa(絕壓)以上的壓力，以防止空氣進(jìn)入氣瓶。但是實(shí)際中往往由于壓力達(dá)不到下游儀器設(shè)備規(guī)定的數(shù)值，很多退回氣站的氫氣鋼瓶壓力達(dá)到0.5MPa以上，甚至更高，這對(duì)于用戶來(lái)講是一種浪費(fèi)，沒(méi)有發(fā)揮出最大的經(jīng)濟(jì)效益。

本實(shí)用新型提出通過(guò)對(duì)氫氣增壓的方式實(shí)現(xiàn)低壓氫氣鋼瓶的殘余氫對(duì)高壓氫氣鋼瓶的回收灌裝。但是，目前市場(chǎng)上所能提供的都是機(jī)械式氫氣壓縮機(jī)。這些機(jī)械式氫氣壓縮機(jī)存在如下缺點(diǎn)：(1)存在運(yùn)動(dòng)部件，需要定期維護(hù)；(2)有噪音；(3)存在污染排放；(4)在油蒸氣的作用下會(huì)降低氫氣純度；(5)能耗高，運(yùn)行成本高。因此，有必要發(fā)展更加有效和使用針對(duì)性的氫氣壓縮系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了克服機(jī)械式氫氣壓縮機(jī)存在的需要定期維護(hù)、有噪音、存在污染排放、降低氫氣純度等缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于金屬氫化物的安全、高效、結(jié)構(gòu)緊湊、輸出氫氣純度高的簡(jiǎn)易氫氣單級(jí)增壓凈化灌裝系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種簡(jiǎn)易氫氣單級(jí)增壓凈化灌裝系統(tǒng)，該系統(tǒng)的低壓氫氣瓶通過(guò)螺紋和球頭氣嘴與第一球閥入口直接相連，第一球閥出口通過(guò)三通分別與第一壓力傳感器和第一止回閥入口相連，第一止回閥出口通過(guò)不銹鋼管與高壓容器的入口相連；高壓容器上裝有安全閥，安全閥的出口通過(guò)塑料軟管通向室外；高壓容器內(nèi)部裝有球形復(fù)合儲(chǔ)氫材料，電加熱棒被放置在高壓容器的水平軸線位置；高壓容器的中間和下表面分別放置第一測(cè)溫傳感器和第二測(cè)溫傳感器；高壓容器的出口通過(guò)不銹鋼管與過(guò)濾器入口相連，過(guò)濾器的出口通過(guò)三通分別與第二壓力傳感器和第二止回閥的入口相連；第二止回閥的出口與第二球閥的入口相連，第二球閥的出口直接通過(guò)螺紋和球頭氣嘴與高壓氫氣瓶的氣嘴相連；

該系統(tǒng)的循環(huán)冷水系統(tǒng)通過(guò)塑料軟管與電磁閥入口相連，電磁閥出口通過(guò)塑料軟管與噴淋裝置相連，噴淋裝置的下方與高壓容器相對(duì)應(yīng)，高壓容器的下方與托盤相對(duì)應(yīng)，托盤通過(guò)塑料軟管與循環(huán)冷水系統(tǒng)相連。

所述的簡(jiǎn)易氫氣單級(jí)增壓凈化灌裝系統(tǒng)，第一測(cè)溫傳感器、第二測(cè)溫傳感器、電加熱棒、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、循環(huán)冷水系統(tǒng)以及電磁閥，分別通過(guò)電纜與控制系統(tǒng)相連。

所述的簡(jiǎn)易氫氣單級(jí)增壓凈化灌裝系統(tǒng)，當(dāng)通過(guò)電加熱棒進(jìn)行加熱時(shí)，控制系統(tǒng)使電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，從而冷卻水通路被截?cái)啵苊庠斐筛邏喝萜鞯谋砻娼禍兀划?dāng)通過(guò)噴淋裝置對(duì)高壓容器進(jìn)行冷卻時(shí)，控制系統(tǒng)停止對(duì)電加熱棒供電以停止加熱。

所述的簡(jiǎn)易氫氣單級(jí)增壓凈化灌裝系統(tǒng)，循環(huán)冷水系統(tǒng)內(nèi)部包含有配套使用的水箱、蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)，其中水箱上裝有液位傳感器，水箱通過(guò)內(nèi)部電磁閥與自來(lái)水龍頭相連，當(dāng)水箱液位偏低時(shí)，打開(kāi)內(nèi)部電磁閥，向水箱中補(bǔ)充自來(lái)水；水箱中還裝有溫度傳感器，測(cè)試?yán)鋮s水的溫度。

本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思想是：

金屬氫化物的氫壓與溫度之間存在van’t Hoff關(guān)系：式中ΔH⁰、ΔS⁰分別為反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)焓變和熵變，在較大的溫度范圍內(nèi)，ln P_H2與1/T基本呈線性關(guān)系。在不同溫度下，測(cè)試的不同放氫壓力，可根據(jù)斜率計(jì)算出儲(chǔ)氫合金的生成焓ΔH⁰，作為氫壓縮材料選擇的重要指標(biāo)，氫化物的生成焓決定壓縮效率與壓縮比的重要參量。采用金屬氫化物進(jìn)行氫氣壓縮就是使材料在較低的溫度下吸氫，吸氫時(shí)放出熱量，然后通過(guò)加熱提高溫度，從而儲(chǔ)氫材料的壓力平臺(tái)升高，儲(chǔ)氫材料吸收熱量，放出高壓氫。整個(gè)過(guò)程僅需要熱能輸入，通過(guò)吸放氫一個(gè)循環(huán)，就可以將氫氣從較低壓力壓縮到較高壓力。另外，金屬氫化物在吸放氫過(guò)程會(huì)發(fā)生粉化，產(chǎn)生大量的新鮮表面，這些新鮮活性表面可以吸附氫氣中雜質(zhì)，使氫氣純度能夠有效提升。本實(shí)用新型正是基于上述金屬氫化物增壓和凈化原理開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)易氫氣單級(jí)增壓凈化灌裝系統(tǒng)。

本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

(1)本實(shí)用新型通用性強(qiáng)，安全高效，操作簡(jiǎn)易方便；

(2)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)布局合理緊湊，占地少；