[發(fā)明專利]車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)與燃料電池車輛

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111152011.8
• 申請(qǐng)日: 2021-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN113871656A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭彬;林立清;鄒建新;劉兵銀;姜峻嶺;梁曉燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海鎂源動(dòng)力科技有限公司;上海捷氫科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/04082
• 分類號(hào): H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/04746
• 代理公司: 上海智晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 陸黎明

本發(fā)明提供了一種車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)與燃料電池車輛。車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)為車輛的燃料電池供氫。儲(chǔ)氫系統(tǒng)包括：儲(chǔ)氫單元、控溫單元、充氫單元、供氫單元、電控單元、機(jī)架單元。儲(chǔ)氫單元由氣態(tài)儲(chǔ)氫模塊與固態(tài)儲(chǔ)氫模塊組成，它們都能夠充放氫循環(huán)使用。固態(tài)儲(chǔ)氫模塊中充填金屬基儲(chǔ)氫材料，控溫單元調(diào)節(jié)金屬基儲(chǔ)氫材料的溫度。在燃料電池啟動(dòng)時(shí)，由氣態(tài)儲(chǔ)氫模塊向燃料電池供氫；在燃料電池穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，由固態(tài)儲(chǔ)氫模塊向燃料電池供氫。本發(fā)明采用氣態(tài)儲(chǔ)氫模塊，在系統(tǒng)啟動(dòng)階段優(yōu)先工作，讓整個(gè)系統(tǒng)快速進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)，以及使用該系統(tǒng)的設(shè)備和車輛，屬于氫燃料電池技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

車載固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)是為車輛儲(chǔ)存并穩(wěn)定供應(yīng)動(dòng)力燃料的裝置，系統(tǒng)將以安全性好、儲(chǔ)氫容量高的鎂基儲(chǔ)氫材料為基礎(chǔ)，通過(guò)氫熱耦合系統(tǒng)來(lái)儲(chǔ)放氫氣，為燃料電池電堆供氫。并與燃料電池電堆系統(tǒng)結(jié)合，搭建成固態(tài)儲(chǔ)氫-燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)，從而提高整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的能量密度和降低系統(tǒng)成本。

申請(qǐng)?zhí)枮?02011341914.6的發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種全天候快速響應(yīng)的固態(tài)儲(chǔ)氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)，在固態(tài)儲(chǔ)氫裝置和燃料電池之間串聯(lián)了一個(gè)多功能儲(chǔ)氣罐，其具有三種功能：1)正常工作過(guò)程中，保持氫氣壓力和流量穩(wěn)定的緩沖罐；2)低溫且固態(tài)儲(chǔ)氫裝置內(nèi)剩余儲(chǔ)氫量較低時(shí)，保證燃料電池冷啟動(dòng)供氫的氫氣保壓罐；3)高溫且固態(tài)儲(chǔ)氫裝置內(nèi)吸氫飽和時(shí)，防止固態(tài)儲(chǔ)氫裝置過(guò)壓的氫氣泄壓罐。上述多功能儲(chǔ)氣罐與固態(tài)儲(chǔ)氫裝置是串聯(lián)的，兩者相互影響，獨(dú)立工作能力不足。多功能儲(chǔ)氣罐中的氫氣來(lái)自固態(tài)儲(chǔ)氫裝置供給，因此儲(chǔ)氣罐內(nèi)部氫氣壓力不會(huì)很高，氫氣儲(chǔ)存量有限。此外，固態(tài)儲(chǔ)氫裝置不能充放氫循環(huán)使用。

申請(qǐng)?zhí)枮?02023227255.1的實(shí)用新型公開了一種車載固態(tài)儲(chǔ)供氫系統(tǒng)，包括儲(chǔ)氫容器、充氫系統(tǒng)、供氫系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)。儲(chǔ)氫容器內(nèi)設(shè)置有具有吸氫能力的固態(tài)材料，充氫系統(tǒng)、供氫系統(tǒng)均與儲(chǔ)氫容器連通。冷卻系統(tǒng)與儲(chǔ)氫容器連通并形成冷卻回路；加熱系統(tǒng)與儲(chǔ)氫容器連通并形成加熱回路，用于在供氫前加熱儲(chǔ)氫容器，使得儲(chǔ)氫容器內(nèi)的固態(tài)材料釋放氫氣。固態(tài)材料需要被加熱到較高溫度才能釋放氫氣，在此之前燃料電池?zé)o法啟動(dòng)。因此，本實(shí)用新型提供的固態(tài)儲(chǔ)供氫系統(tǒng)不能快速啟動(dòng)，其實(shí)并不適合在汽車上使用。

綜上可知，現(xiàn)有的固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)不能同時(shí)滿足循環(huán)充放和快速啟動(dòng)兩個(gè)技術(shù)要求，因此尚未實(shí)現(xiàn)在汽車上的大規(guī)模使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：現(xiàn)有的固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)不能同時(shí)滿足循環(huán)充放和快速啟動(dòng)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的第一方面，提供了一種車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)，包括：

儲(chǔ)氫單元，其由氣態(tài)儲(chǔ)氫模塊與固態(tài)儲(chǔ)氫模塊組成；氣態(tài)儲(chǔ)氫模塊用于容納氫氣，固態(tài)儲(chǔ)氫模塊內(nèi)部裝有金屬基儲(chǔ)氫材料；儲(chǔ)氫單元能夠充放氫循環(huán)使用，且氣態(tài)儲(chǔ)氫模塊與固態(tài)儲(chǔ)氫模塊各自能夠獨(dú)立充氫或放氫；

控溫單元，用于調(diào)節(jié)金屬基儲(chǔ)氫材料的溫度；

充氫單元，其連接至儲(chǔ)氫單元，用于向儲(chǔ)氫單元充氫；

供氫單元，其連接至儲(chǔ)氫單元，用于供氫；

電控單元，用于監(jiān)控儲(chǔ)氫系統(tǒng)的運(yùn)行；

機(jī)架單元，用于承載儲(chǔ)氫單元、控溫單元、充氫單元、供氫單元以及電控單元。

在一些實(shí)施例中，車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)用于向燃料電池供氫；儲(chǔ)氫單元被配置為：在燃料電池啟動(dòng)時(shí)，由氣態(tài)儲(chǔ)氫模塊向燃料電池供氫；在燃料電池穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，由固態(tài)儲(chǔ)氫模塊向燃料電池供氫。

在一些實(shí)施例中，控溫單元包括催化燃燒裝置、冷卻裝置和導(dǎo)熱液循環(huán)管路，導(dǎo)熱液循環(huán)管路連接催化燃燒器、冷卻裝置與固態(tài)儲(chǔ)氫單元；催化燃燒裝置被配置為：在燃料電池啟動(dòng)時(shí)，接收源自氣態(tài)儲(chǔ)氫模塊釋放的氫氣作為燃料；在燃料電池穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，接收源自固態(tài)儲(chǔ)氫模塊釋放的氫氣作為燃料。