[發明專利]一種氫燃料電池汽車儲氫氣瓶快速加注系統

在審

• 申請號: 201910555709.0
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN110131573A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 于鋒;曲大為
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: F17C5/02
• 分類號: F17C5/02;F17C13/00
• 代理公司: 蘇州創策知識產權代理有限公司 32322
• 代理人: 周錦全

本發明公開了一種氫燃料電池汽車儲氫氣瓶快速加注系統，包括密封的箱體，箱體的外側設有制冷設備和液泵，液泵的進液口通過導管與制冷設備的出液口通過導管相連，箱體的內腔底面通過支撐架固定有儲氣罐，儲氣罐的外側面套接有環形導流罩，環形導流罩內壁和儲氣罐外側之間形成密封腔，環形導流罩的外側面上端設有環形導流管，環形導流管的內腔和密封腔連通，環形導流管的進液口通過導管與液泵的出液口通過導管相連。本氫燃料電池汽車儲氫氣瓶快速加注系統，結構緊湊，操作方便，維護簡單，工作時噪音較小，可以快速高效的進行氫燃料加注；維修蓋板的設置方便了設備的維護；石墨烯涂層的設置方便了儲氣罐的快速散熱。

技術領域

本發明涉及車用氣體燃料加注技術領域，具體為一種氫燃料電池汽車儲氫氣瓶快速加注系統。

背景技術

隨著人類社會的快速發展，煤、石油、天然氣三大化石能源的消耗速度日益加快，其帶來的供應短缺和環境問題也越來越受到各界的關注。氫氣因其燃燒產物只生成水，且來源豐富，被譽為是本世紀最具發展潛力的清潔能源載體，而以氫氣為能源的燃料電池汽車具有環保、高效、零污染、零排放的特點。

正如傳統汽油車需要一個油箱，氫燃料電池汽車也需要一個氫氣存儲設備，為了達到更多的續航里程，燃料電池汽車的需要盡可能地裝載更多地氫氣。目前主要的儲氫技術有：液氫儲存、金屬氫化物儲氫、吸附儲氫和氣態高壓儲氫等。高壓儲氫是在常溫下，將氫氣壓縮至20MPa～70MPa的高壓進行儲存，具有充放速度快、設備結構簡單、能耗低等優點，是目前氫燃料電池汽車采用的主流儲氫方式，燃料電池汽車用高壓儲氫氣瓶正是利用這一方式進行儲氫。車用氣瓶可為四種類型：I型和II型氣瓶的重容比較大，難以滿足單位質量儲氫密度的要求；III型和IV型氣瓶一般由內膽、纖維纏繞復合材料增強層和復合材料保護層等三層組成，由于纖維材料具有強度大、比重小等特點，非常適合用于高壓儲氫氣瓶。III型氣瓶和IV型氣瓶的區別為前者采用金屬內膽而后者為塑料內膽。目前，基于安全性的考慮，我國禁止使用IV型氣瓶。

氫燃料電池汽車在加注時，一般要求加注時間控制在3～5分鐘，且充裝量至少為5kg，以滿足續航里程的需要。儲氫氣瓶在加注過程中，由于節流、壓縮、動能轉換為內能、環境換熱等因素，儲氫氣瓶的溫度會急劇升高。由于復合材料及用于粘合的樹脂材料對溫度較為敏感，溫度過高時可能出現復合材料層的剝離，因此，國際標準ISO15869和美國汽車工程學會標準SAEJ2601均限制了車載儲氫瓶的工作溫度范圍為－40℃～85℃。

針對儲氫氣瓶存在的可能過熱的問題，目前使用的方法主要是：先讓氫氣通過一個預冷裝置，將氫氣預冷至－20℃甚至－40℃后再進行加注。這種方法主要的缺點是增加了加氫站的設備投資且增加了加注過程中的能耗。除了使用預冷系統，目前還鮮有其它方法。

經過對已有技術的文獻檢索，公開號為CN103438349A的中國專利通過在儲氫瓶內部添加螺旋狀的鋁帶填充物，以控制儲氫瓶在加注過程中的溫升，其不足之處在于加入的鋁帶僅僅增強了儲氫罐內部的換熱情況，并無法將加注過程中產生的熱量及時傳遞到外部，影響氫瓶的加注效率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有的缺陷，提供一種氫燃料電池汽車儲氫氣瓶快速加注系統，通過外換熱結構，氫氣加注時在外換熱結構中通入導熱液體以實現氫氣瓶的控溫，可以有效解決背景技術中的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種氫燃料電池汽車儲氫氣瓶快速加注系統，包括密封的箱體，所述箱體的外側設有制冷設備和液泵，液泵的進液口通過導管與制冷設備的出液口通過導管相連，箱體的內腔底面通過支撐架固定有儲氣罐，儲氣罐的外側面套接有環形導流罩，環形導流罩內壁和儲氣罐外側之間形成密封腔，環形導流罩的外側面上端設有環形導流管，環形導流管的內腔和密封腔連通，環形導流管的進液口通過導管與液泵的出液口通過導管相連，密封腔的出液口和制冷設備的進液口連通；