[發明專利]一種氫能汽車用碳纖維纏繞儲氫罐性能測試裝置

在審

• 申請號: 201911420629.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111122202A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 張杰;蔣文杰;張瀚;胡洋;汪浩瀚;周兆明;向東
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01M3/32;G01B21/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種氫能汽車用碳纖維纏繞儲氫罐性能測試裝置，包括有充放氫控制系統、數據記錄系統、溫控系統。進行儲氫罐使用性能測試時，充放氫控制系統控制氫氣源釋放氫氣，經過濾器過濾后由充氣管線充入儲氫罐內，充入的氫氣達到設定值停止充氫，充放氫控制系統打開排氣管線上電磁控制閥，氫氣經排氣管線釋放，達到設定值時停止釋放，排出的氫氣進入回收裝置回收，循環利用氫氣，重復充放氫作業，測試儲氫罐的使用性能和力學性能。儲氫罐置于溫控艙內，通過溫控系統可改變儲氫罐環境溫度。

技術領域

本發明涉及儲氫性能檢測領域，具體涉及一種氫能汽車用碳纖維纏繞儲氫罐性能測試裝置。

背景技術

目前，人類所使用的能源主要是煤炭、石油、天然氣等化石能源，但此種燃料不可再生，會隨著開采儲量變少，且該類能源的使用會對環境產生嚴重的污染。因此，人類急需尋找新的清潔高效的能源來取代傳統能源。由于氫具有含量豐富、使用后對環境無污染等優點，氫能源開始作為人們研究的對象。目前，氫的生產和應用技術已經成熟，制約氫能源發展的主要是氫氣的儲存。氫能源的儲存方式主要有氣態儲氫、液態儲氫、固態儲氫三種方式。

氣態儲氫通過將氫氣壓縮與高壓容器中，充放速度快、過程可控，但缺點是儲量低、耐壓容器笨重、有爆炸隱患；液態儲氫技術儲氫量大、容器體積小、液氫密度高，但是需要在低溫條件下進行，所需能耗高，且對絕熱性能要求高；固態儲氫技術是使氫氣與儲氫材料結合來實現氫氣的儲存，儲氫密度大、安全性高且運輸方便，但是理論研究與發展還不夠完善。

目前，汽車用儲氫罐主要以氣態儲氫為主，技術較為成熟，現使用最多的以金屬為內膽的碳纖維纏繞儲氫罐，輕便高效。但對碳纖維纏繞儲氫罐的充放氫性能、使用壽命、等的研究較少，不能對碳纖維纏繞儲氫罐的使用性能有詳細了解。因此，為提高碳纖維纏繞儲氫罐的使用效率，使利益達到最大化，開發出一套測試碳纖維纏繞儲氫罐(以下簡稱儲氫罐)的使用性能和力學性能的測試系統是非常有必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種可以在多種環境下實現對汽車用氣態儲氫罐充放氫性能的測試系統，用于測試儲氫罐在使用過程中的恒壓力恒流量充氫性能、放氫效率，儲氫罐在不同環境中的使用性能。

為達到上述目的，本發明實施例中由包括充放氫控制系統、數據記錄系統、溫控系統三者的控制系統，以及氫氣源、臨儲倉、過濾器、控壓室、流量檢測計、壓力傳感器、電磁控制閥、紅外熱成像儀、泄壓閥、應變片、溫控艙、真空泵和氫氣回收裝置組成，所述流量檢測計、電磁控制閥分別在儲氫罐左右兩側對稱布置，所述壓力傳感器貼在儲氫罐塞子內側，所述應變片間隔一定距離均勻貼在儲氫罐外表面。

優選的，所述充放氫控制系統，連接氫氣源、控壓室、真空泵、電磁控制閥、泄壓閥，通過控制氫氣源和儲氫罐左側電磁控制閥的開閉，以實現氫氣從氫氣源流出經過濾器過濾后由管道充入儲氫罐中；通過控制儲氫罐右側電磁控制閥的開閉實現儲氫罐內氣體經由管道釋放，最終進入氫氣回收裝置，可通過真空泵將回收裝置中氫氣泵入臨儲倉內，可用于進行下一次實驗，以降低實驗成本；通過控制真空泵作用以清空測試系統內管道氣體，保證測試開始前測試管道處于真空狀態，提高實驗的準確性；通過控壓室調節輸入氫氣的壓力大小；所述泄壓閥用于避免測試系統出現問題時儲氫罐不能及時泄壓，產生爆炸的隱患。

優選的，所述數據記錄系統，連接流量檢測計、貼片式壓力傳感器、紅外熱成像儀、應變片，用于實時記錄管道流量、儲氫罐內壓力和測試系統氫氣循環次數，以及實時記錄熱成像儀所反應的儲氫罐內部溫度分布情況，以及儲氫罐在實驗過程中的應變變化。

優選的，所述溫控系統，連接溫控艙，用于改變儲氫罐的內部溫度和所處環境溫度。所述溫控艙內設有若干電子加熱元件，接觸儲氫罐外表面，通過溫控系統給儲氫罐整加熱；溫控艙外接制冷器，以實現對儲氫罐進行降溫。

本發明的優點和積極效果在于：

1.本發明可在多種條件下實現對儲氫罐充放氫性能的測試和評估，能實現恒壓力、恒流量充氫性能的檢測；