[發明專利]一種車載氫系統多功能組合閥以及應用其進行加氫和燃料電池的方法

在審

• 申請號: 201911384956.5
• 申請日: 2019-12-28
• 公開（公告）號: CN111129546A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 任圣哲;張明俊;劉煥萍;張愛國;孟慶云
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一八研究所
• 主分類號: H01M8/04089
• 分類號: H01M8/04089;H01M8/04746
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;楊志兵

一種適車載氫系統多功能組合閥以及應用其進行加氫和燃料電池的方法，其中組合閥包括：單向組件，過濾組件，減壓組件，排空組件，安全卸壓組件，組合閥還包括：加注端連接口，儲氫端連接口，排空出口和出氣口四個氣路連接口，用于組合閥與儲氫氣瓶、加氫口及燃料電池三個模塊的連接；壓力傳感器接口，其位于減壓組件后，對系統氣壓進行監控。相對于傳統的燃料電池車載氫系統的各個閥件的裝配以及連接方式，組合閥具有更小的體積，約長180mm、寬50mm、高110mm，抗震性更好，方便拆裝。此外，組合閥閥體全由316L不銹鋼加工而成，具有較強的耐壓性和氫氣適應性，能長期工作于35MPa壓力下，滿足車載氫系統的使用要求。

技術領域

本發明屬于氫能技術領域，具體涉及到應用于燃料電池車的車載氫系統多功能組合閥。

背景技術

近年來，在我國一系列政策的支持下，儲氫加氫行業得到了迅猛發展，燃料電池汽車及其零部件逐步進入商業化推廣階段，同時對高效安全的車載儲氫系統、加氫設備及相關零部件，提出了更高要求。目前車載氫系統是通過大量的管接頭將各個閥件連接到一起，其中高壓雙卡套連接技術一直被國外高端品牌掌控，高昂的價格使得氫系統成本居高不下。此外，大量的使用管接頭，在燃料電池車運行的惡劣條件下，對系統的氣密性提出了更高的要求。為了解決這一問題，就要盡量減少管接頭的使用，并減少零件重量以達到減輕運行過程中震動所帶來的影響。

影響車載氫系統組合閥的主要因素有壓力、減壓比、流量、重量等。目前車載儲氫壓力等級較高，35MPa等級加注，最大工作壓力應為38.5MPa，最大承壓應為43.5MPa，因此要求組合閥能夠承受高壓氫氣環境。

一般車輛對于車載氫系統要求的出口壓力較低，一般在0.5-1.5MPa之間，這就要求組合閥可以穩定的達到系統要求的減壓比。同時根據電堆的需要還對氫系統的出口流量有一定的要求。

由于車載氫系統在車上運行的特殊性，需要有一定的抗震動及抗沖擊性，并且由于管路連接的特殊性，對于組合閥的重量也提出了較高的要求。

綜上，急需研發一款集成程度高，且相對輕便的車載氫系統多功能組合閥來實現車載氫系統安全可靠的運行。

發明內容

本發明的目的在于解決上述工程技術需求，發明一種能解決這些問題的車載氫系統多功能組合閥。本發明的車載氫系統多功能組合閥包括：單向組件：用于抑制氫氣回流，實現反向截流；過濾組件：用于對氫氣進行過濾，確保氫氣純度；減壓組件：用于調節出氣口壓力；排空組件：減壓組件后端，用于使氣體進入排空通路；安全卸壓組件：置于排空組件支路后側，用于釋放管路中的氫氣；組合閥還包括：加注端連接口，儲氫端連接口，排空出口和出氣口四個氣路連接口，用于組合閥與儲氫氣瓶、加氫口及燃料電池三個模塊的連接；壓力傳感器接口，其位于減壓組件后，對系統氣壓進行監控。

進一步的，所述單向組件包括頂塊，彈簧及密封圈。

進一步的，過濾組件中的濾芯為燒結濾芯，對來自加氫裝置的氣體進行過濾。

進一步的，減壓組件為手動調節壓力模式，排空組件為手動控制組件。

進一步的，組合閥閥體由316L不銹鋼制成，可耐受35MPa壓力。

另外，本發明還提供了一種應用車載氫系統多功能組合閥的加氫方法，包括如下步驟：(1)加氫槍的高壓氫氣通入加注端接口，氫氣由加注端接口直接進入組合閥進氣接口，單向組件能夠對加入的氫氣進行反向截流；(2)經過過濾組件對氫氣進行過濾，在過濾組件中可根據具體要求更換相應的濾芯，來確保氫氣的純度符合相應的標準；(3)氫氣通過儲氫端接口進入儲氫瓶進行儲存。

此外，本發明還提供一種利用車載氫系統多功能組合閥的燃料電池工作方法，包括如下步驟：(1)從儲氫端接口輸入氫氣，氣體經過減壓組件；(2)手動調節減壓組件，達到出口壓力要求后氫氣流向出氣口進入到燃料電池接口；(3)壓力傳感器置于減壓組件后端，通過實時監控使用過程中的壓力。