一种储氢罐充放氢性能检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种储氢罐充放氢性能检测系统，其包括氢源模块(A)、排气模块(B)、测量记录模块(C)和冷热源模块(D)和待测区(E)，氢源模块(A)设有从所述氢源模块(A)至所述待测区(E)方向连接的主管线初始段、主管线中段和主管线末段。本发明专利技术提供的储氢罐充放氢性能检测系统可进行恒压力充氢和恒流量充氢检测，提高钢瓶氢气的利用率，同时可稳定氢气源压力在较高水平，检测系统的检测温度范围可拓展至‑40℃～300℃。本发明专利技术提供的储氢罐充放氢性能检测系统结构简单，功能多样，测试温度范围宽广，氢源的氢气利用率高。

【技术实现步骤摘要】
一种储氢罐充放氢性能检测系统
本专利技术涉及储氢性能测试领域，具体涉及一种储氢罐充放氢性能的检测系统。
技术介绍
由于具有清洁、热值高及用途多样等优点，所以人们将氢能视为一种理想的二次能源。然而，氢能的大规模应用需要解决氢气的大规模廉价制取、存储以及利用等关键技术问题，氢能大规模利用的瓶颈是存储问题。按氢的存在形式，储氢方式包括高压气态储氢、低温液态储氢和固态储氢等方式。其中，固态储氢是一种利用储氢材料的氢化/脱氢反应实现氢气储存和释放的储氢方式，具有体积储氢密度大、安全性好等优点，被认为是很有应用前景的储氢方式。对于固态储氢方式来说，一般将储氢材料装填在储氢罐中来使用，储氢材料的氢化过程是放热反应，脱氢过程是吸热反应，因此在充氢或者放氢过程中需要对固态储氢罐冷却或加热，并且固态储氢罐的充放氢速率与换热效率息息相关。为了使固态储氢罐的充放氢性能得到充分利用，往往需要掌握诸如不同的氢气流量、氢气压力、冷热源温度、冷热源流量等对于储氢罐充放氢性能(例如维持恒流量充放氢的时间、充放氢量等)的影响，因此，使用前须测定和评价储氢罐在各种使用条件下的充放氢性能。因此，开发一套能够测试和评价储氢罐在不同实验或者使用条件下的充放氢性能的测试系统是固态储氢罐的研究和应用的首要前提。03104674.6号中国专利公开了一种储氢罐使用性能测试装置，该已有技术提供的技术方案，可以测得储氢罐的一些性能，例如充氢量、恒流量放氢时间和放氢量以及充放氢循环次数，其弊端是无法实现恒压力下的充氢性能的检测、恒流量充氢性能的检测，且由于该装置采用水作为传热介质，其能够检测的温度范围也受到限制。因此，需提供一套能够测试和评价储氢罐在不同实验或者使用条件下的充放氢性能的测试系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可以在多种检测条件下实现对储氢罐充放氢性能的测试和评估的系统解决了现有技术无法实现恒压力下的充氢性能的检测、恒流量充氢性能的检测，并且检测的温度范围受到限制的问题。本专利技术提供的技术方案的首要目的是对-40℃至300℃时恒流量下的储氢罐充放氢性能的检测、恒压力下储氢罐的充氢性能的检测。本专利技术的另一个目的是通过配置静态化学氢气压缩储存一体机，将钢瓶组中的低压残余氢气回收增压至检测系统可利用的水平，提高钢瓶组中氢气的利用率。达到上述目的的技术方案如下：一种储氢罐充放氢性能检测系统，所述的储氢罐充放氢性能检测系统包括氢源模块(A)、排气模块(B)、测量记录模块(C)、冷热源模块(D)和待测区(E)，其特征在于，所述氢源模块(A)设有从所述氢源模块(A)至所述待测区(E)方向的主管路初始段、主管路中段和主管路末段；所述主管路初始段和主管路中段的连接处的所述初始段一侧设有分别与标准氢气钢瓶组(T1)和氢气压缩储存一体机(T2)并联连接的初始段并联支路；所述主管路初始段和主管路中段的连接处的所述中段一侧设有同泵(S1)连接的支路和连接减压阀(P2)、控制器(M3)和传感器(P4)后同所述主管路末段连接的支路形成的中段并联支路；所述主管路末段设有经阀门(V13)、减压阀(P3)、阀门(V14)、控制器(M2)的支路和经阀门(V12)后与所述述待测区(E)进出口连接的支路形成的末端并联支路。优选的，所述的初始段并联支路包括从标准氢气钢瓶组(T1)至所述主管路初始段末端方向上由所述氢气压缩储存一体机(T2)的并联出口管路分别与初始段末段内侧管路阀门(V2)内外侧连接的支路形成的两子并联支路，所述子并联支路中的内支路与所述标准氢气钢瓶组(T1)间设有阀门(V1)；与所述氢气压缩储存一体机(T2)间设有阀门(V4)；所述子并联支路中的外支路与所述氢气压缩储存一体机(T2)间设有阀门(V5)。优选的，所述中段并联支路包括：通过阀门(V6)同泵(S1)的进口连接的支路和依次经阀门(V3)、减压阀(P2)、阀门(V10)、控制器(M3)和阀门(V11)段的支路。优选的，所述主管路中段设有与所述减压阀(P2)、阀门(V10)、控制器(M3)、阀门(V11)和传感器(P4)段的两减压阀间的管路并联的管路，此并联管路的控制器(M1)两端分别有阀门(V8)和(V9)，所述传感器(P4)与所述主管路末段的阀门(V13)连接。优选的，所述控制器(M1、M2、M3)与PC终端机(M4)通过线路连接，所述传感器(P4)与数据采集器(M5)通过线路连接，所述数据采集器(M5)与PC终端机(M4)通过线路连接。优选的，所述的冷热源模块(D)包括与待测储氢罐(T3)连接的循环恒温机(H1)和循环冷却机(L1)。优选的，所述氢气压缩储存一体机(T2)上设置有压力表(P1)。优选的，所述的氢气压缩储存一体机(T2)是一种基于金属氢化物的静态化学氢气压缩储存一体机，所述的金属氢化物为稀土系、钛系储氢合金中的一种或者多种，所述的静态化学氢气压缩储存一体机用热水加热实现氢气的释放、增压保压和储存。优选的，所述的氢气压缩储存一体机(T2)将氢气从低于1MPa增压至高于15MPa，储存容量为0.5～500Nm3。优选的，所述的泵(S1)为机械真空泵，用于更换标准氢气钢瓶组(T1)或者更换待测储氢罐(T3)时对气体管路抽真空，排出杂质气体。优选的，所述的控制器(M1)用于在充氢时控制氢气的质量流量恒定；所述控制器(M2)用于放氢时控制氢气流量恒定；所述控制器(M3)用于在充氢时控制氢气压力恒定；所述数据采集器(M5)用于将模拟信号转换成数字信号；所述PC终端机(M4)用于控制器(M1)、控制器(M2)、控制器(M3)和数据采集器(M5)数据的记录、存储和分析。优选的，所述的减压阀(P2、P3)用于调整氢气压力至控制器(M1、M2)或控制器(M3)的耐压范围之内，压力传感器(P4)用于测量待测储氢罐(T3)的氢气压力值。优选的，所述的循环恒温机(H1)用于给待测储氢罐(T3)放氢时进行加热，工作温度范围为室温～300℃，流量为0～120L/min，传热介质为水或者导热油。优选的，所述的循环冷却机(L1)用于给待测储氢罐(T3)充氢时进行冷却，工作温度范围为-40℃～室温，流量为0～120L/min，冷却介质为水或者防冻液。优选的，所述的储氢罐充放氢性能测试系统的气体管路及支路均采用不锈钢管。与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下优异效果：本专利技术提供的技术方案中，所述氢源模块(A)设有从所述氢源模块(A)至所述待测区(E)方向连接的主管线初始段、主管线中段和主管线末段，即可实现在恒流量条件下对储氢罐的充氢性能的测定，恒压力条件下对储氢罐的充氢性能的测定，恒流量条件下对储氢罐的放氢性能的测定；本专利技术提供的技术方案中，循环恒温机(H1)传热介质为水或者导热油，循环冷却机(L1)冷却介质为水或者防冻液，克服了现有技术采用水作为传热介质，其能够检测的温度范围也受到限制的弊端，本专利技术可检测的工作温度范围在-40℃至300℃之间，检测温度范围广。本专利技术提供的技术方案，氢源模块(A)中标准氢气钢瓶组(T1)和氢气压缩储存一体机(T2)并联设置：实现了增压保压的同时还可大大提高氢气钢瓶组(T1)的氢气利用率。附图说明图1为本专利技术的一种储氢罐充放氢性能检测系统实施例的系统结构示意图；图2为利用本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储氢罐充放氢性能检测系统，所述的储氢罐充放氢性能检测系统包括氢源模块(A)、排气模块(B)、测量记录模块(C)、冷热源模块(D)和待测区(E)，其特征在于，所述氢源模块(A)设有从所述氢源模块(A)至所述待测区(E)方向的主管路初始段、主管路中段和主管路末段；所述主管路初始段和主管路中段的连接处的所述初始段一侧设有分别与标准氢气钢瓶组(T1)和氢气压缩储存一体机(T2)并联连接的初始段并联支路；所述主管路初始段和主管路中段的连接处的所述中段一侧设有同泵(S1)连接的支路和连接减压阀(P2)、控制器(M3)和传感器(P4)后同所述主管路末段连接的支路形成的中段并联支路；所述主管路末段设有经阀门(V13)、减压阀(P3)、阀门(V14)、控制器(M2)的支路和经阀门(V12)后与所述述待测区(E)进出口连接的支路形成的末端并联支路。

【技术特征摘要】
1.一种储氢罐充放氢性能检测系统，所述的储氢罐充放氢性能检测系统包括氢源模块(A)、排气模块(B)、测量记录模块(C)、冷热源模块(D)和待测区(E)，其特征在于，所述氢源模块(A)设有从所述氢源模块(A)至所述待测区(E)方向的主管路初始段、主管路中段和主管路末段；所述主管路初始段和主管路中段的连接处的所述初始段一侧设有分别与标准氢气钢瓶组(T1)和氢气压缩储存一体机(T2)并联连接的初始段并联支路；所述主管路初始段和主管路中段的连接处的所述中段一侧设有同泵(S1)连接的支路和连接减压阀(P2)、控制器(M3)和传感器(P4)后同所述主管路末段连接的支路形成的中段并联支路；所述主管路末段设有经阀门(V13)、减压阀(P3)、阀门(V14)、控制器(M2)的支路和经阀门(V12)后与所述述待测区(E)进出口连接的支路形成的末端并联支路。2.如权利要求1所述的一种储氢罐充放氢性能检测系统，其特征在于，所述的初始段并联支路包括从标准氢气钢瓶组(T1)至所述主管路初始段末端方向上由所述氢气压缩储存一体机(T2)的并联出口管路分别与初始段末段内侧管路阀门(V2)内外侧连接的支路形成的两子并联支路，所述子并联支路中的内支路与所述标准氢气钢瓶组(T1)间设有阀门(V1)；与所述氢气压缩储存一体机(T2)间设有阀门(V4)；所述子并联支路中的外支路与所述氢气压缩储存一体机(T2)间设有阀门(V5)。3.如权利要求1所述的一种储氢罐充放氢性能检测系统，其特征在于，所述中段并联支路包括：通过阀门(V6)同泵(S1)的进口连接的支路和依次经阀门(V3)、减压阀(P2)、阀门(V10)、控制器(M3)和阀门(V11)段的支路。4.如权利要求1所述的一种储氢罐充放氢性能检测系统，其特征在于，所述主管路中段设有与所述减压阀(P2)、阀门(V10)、控制器(M3)、阀门(V11)和传感器(P4)段的两减压阀间的管路并联的管路，此并联管路的控制器(M1)两端分别有阀门(V8)和(V9)，所述传感器(P4)与所述主管路末段的阀门(V13)连接。5.如权利要求4所述的一种储氢罐充放氢性能检测系统，其特征在于，所述控制器(M1、M2、M3)与PC终端机(M4)通过线路连接，所述传感器(P4)与数据采集器(M5)通过线路连接，所述数据采集器(M5)与PC终端机(M4)通过线路连接。6.如权利要求1的一种储氢罐充放氢性能检测系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海镇，徐丽，盛鹏，刘双宇，赵广耀，王博，马光，韩钰，陈新，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院，国网山东省电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11