一种金属氢化物更换的方法和更换站技术

本发明专利技术涉及一种金属氢化物更换的方法和更换站，更换站包括金属氢化物大储罐、加料平台、金属氢化物更换装置、真空罐、压缩机、供料器和保护气罐。更换步骤为：①加注枪的锁紧法兰与加注口法兰对接锁紧。②启动输送管驱动器，加注枪插入金属氢化物储罐。③采用气流输送方式从金属氢化物储罐中抽出乏金属氢化物。④分离出的保护气经保护气管路进入真空罐，乏金属氢化物放热后回到回收隔舱。⑤切换保护气管路，转换阀转换到加料管路。⑥向金属氢化物储罐添加新鲜饱和的金属氢化物。⑦通过电子计量设备计量、计费。本发明专利技术将氢燃料汽车用过的乏金属氢化物更换为新鲜饱和的金属氢化物，方便了氢燃料汽车使用者补充燃料，解决了氢燃料储存、运输和更换问题。

【技术实现步骤摘要】
一种金属氢化物更换的方法和更换站
本专利技术属于物料输送
，涉及一种金属氢化物更换的方法和更换站。
技术介绍
进入二十一世纪，汽车发动机工业得到了迅速地发展，然而目前汽油机和柴油机依然是车用发动机的主要机种。汽油和柴油都是不可再生资源，为了减缓石油资源的匮乏所带来的一系列负面影响以及减少大气污染和汽车发动机尾气排放，需要寻找发动机的代用燃料，而氢能源是目前最理想的清洁燃料。氢能源是众多替代能源中的一种可再生资源，热值高，并且燃烧后大部分生成物是水蒸气，是一种理想的绿色燃料。作为代用燃料的氢能源可以解决二大难题：一是石油燃料储量有限，二是使用石油燃料带来的环境污染。环境污染和能源短缺已经成为当今社会的两大突出问题，为寻求人类社会与汽车产业的可持续发展，氢燃料汽车是公认的可同时解决能源和环境问题的绿色环保车，是今后汽车发展的主要方向之一。然而受储氢装置技术、成本、寿命和可靠性诸多因素的制约，使得氢燃料汽车很难真正市场化运行。通过金属氢化物储氢气的方式，解决了氢气的储存、运输及安全问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种金属氢化物更换的方法，提高氢燃料汽车的储存、运输和更换的安全性和效率，降低氢燃料汽车的运行成本，延长使用寿命。本专利技术的另一目的是提供一种实现上述方法的金属氢化物更换站。本专利技术的技术方案是：金属氢化物更换的方法，将需要更换金属氢化物的氢燃料汽车驶入金属氢化物加氢站的受氢车通道，氢燃料汽车设有金属氢化物储罐，金属氢化物储罐设有加注口。金属氢化物更换步骤为：①打开加注口的盖板，加注枪对准加注口，通过控制中心发出信号打开密码锁，加注枪的锁紧法兰与加注口的法兰对接锁紧；②打开加注口电控阀，启动输送管驱动器，将加注枪的套管通过加注口插入金属氢化物储罐；③采用气流输送方式将金属氢化物储罐中的乏金属氢化物从套管的内管）中抽出，抽出的同时从套管的外管注入保护气，抽出的乏金属氢化物进入1号金属氢化物更换装置的分离器进行气固分离；④分离出的气体经余氢吸收单元吸收余氢，吸收余氢后的保护气经保护气管路进入真空罐，分离出的乏金属氢化物经蓄热器放热，放热后的乏金属氢化物经电子计量设备称重计量，然后经转换阀到回收隔舱；⑤金属氢化物储罐中金属氢化物抽空或抽到要求的重量后，通过阀门切换使保护气管路连接到真空罐，2号金属氢化物更换装置的转换阀转换到其上的二级供料器，打开这一路供料管路上的阀门，采用气流输送方式向金属氢化物储罐添加新鲜饱和的从蓄热器吸收热量后的金属氢化物，加入金属氢化物过程中通过真空罐和保护气管路使金属氢化物储罐保持合适的压差，保证金属氢化物输送的顺畅；加注完毕后，抽出加注枪，关闭电控阀门，加密锁上锁，解开锁紧法兰，盖上加注口的盖板，氢燃料汽车驶出受氢车通道；⑥根据ECU通过无线通信获得的信息，提前准备为下一辆将要开来的汽车加氢。打开添加隔舱的出口阀，通过一级供料器、预加料管路、采用气流输送方式向1号金属氢化物更换装置输送新鲜饱和的金属氢化物，吸收蓄热器中的热量，准备下一次加氢。加料管路、保护气管路、预加料管路、抽出管路和金属氢化物输送管及所有管路为正压，在任意压力和流量下操作，1号金属氢化物更换装置和2号金属氢化物更换装置交替操作，抽出和添加金属氢化物储罐的金属氢化物。保护气为氮气、二氧化碳或惰性气体，操作都在保护气保护下进行，保护气含水量严格限制，以严格控制露点。这些气体可以在合适的压力和温度下工作，也可以在超临界状态工作。保护气也可用合适的液态介质代替。氢燃料汽车设有电控阀和密码锁，电控阀和密码锁与控制中心通信连接。从金属氢化物储罐抽出乏金属氢化物和添加新鲜饱和的金属氢化物的过程中，加注枪可以插入金属氢化物储罐的任意位置，也可以在加注枪移动过程中抽出乏金属氢化物和加注新鲜饱和金属氢化物。一种实现上述方法的金属氢化物更换站，包括金属氢化物大储罐、加料平台、1号金属氢化物更换装置、2号金属氢化物更换装置、加料管路、保护气管路、加注枪、余氢吸收单元、抽出管路、金属氢化物输送管路、真空罐、压缩机、二级供料器和保护气罐。1号金属氢化物更换装置和2号金属氢化物更换装置分别设有分离器、蓄热器、电子计量设备和转换阀，分离器、蓄热器、电子计量设备和转换阀依次连接；所述金属氢化物大储罐设有1～50个添加隔舱和1～50个回收隔舱。加注枪通过金属氢化物输送管路连接到加料管路和抽出管路，加料管路连接到二级供料器出口，抽出管路连接到1号金属氢化物更换装置和2号金属氢化物更换装置的分离器。转换阀一个口通二级供料器与加料管路连接，另一个口与回收隔舱连接。添加隔舱通过出口阀与一级供料器连接，一级供料器通过预加料管路与1号金属氢化物更换装置和2号金属氢化物更换装置的分离器连接。真空罐通过压缩机连接到氮气罐，真空罐入口与氮气罐出口之间设有旁路。氮气罐的出口分别通过保护气管路连接到一级供料器、二级供料器和加注枪，所述分离器的气体出口通过余氢吸收单元连接到真空罐；所述加料平台设有控制中心，控制中心与电子计量设备、密码锁、一级供料器、二级供料器、压缩机电控阀和各路阀门电路连接。更换站设有1～16组金属氢化物更换装置和1～16组加注枪及相应的配套设备，每组金属氢化物更换装置包括1号金属氢化物更换装置和2号金属氢化物更换装置。保护气罐为两个，一个使用一个备用。金属氢化物大储罐、金属氢化物更换装置、真空罐、压缩机、保护气罐、加料平台、加料管路、保护气管路和抽出管路安装在运料槽车上或安装在固定平台上。运料槽车上设有集装箱，安装在运料槽车上时，金属氢化物大储罐装载进集装箱内。运料槽车上设有折叠式雨棚和汽车电控中心ECU。车载移动更换站可以到需要更换金属氢化物的氢燃料汽车和分布式能源需要的场所进行服务，对于固定式氢燃料使用的场所，同样是从固定场所使用的金属氢化物储罐内抽出已使用过的金属氢化物，添加进新鲜饱和的金属氢化物，在现场更换时如需要打开折叠式雨棚。金属氢化物更换站设有固定支架和旋转支架，旋转支架通过转轴与固定支架连接，保护气管路和金属氢化物输送管路架设在旋转支架上。加注枪有套管、输送管驱动器和锁紧法兰，套管包括内管和外管。锁紧法兰设有O型密封圈，输送管驱动器设有驱动轮，套管穿过输送管驱动器和锁紧法兰移动连接，通过O型密封圈密封或其它形式的密封。内管用于输送金属氢化物，外管用于通入保护气。加注枪可以实现人工加注和全自动无人加注。套管内部可以设有单独输送保护气的支管，也可以设有单独输送金属氢化物的支管，也可以设置多条分管路部分输送保护气，部分输送金属氢化物，或者一起输送。各支管路的截面积可以根据需要进行设定。车载或固定安装的金属氢化物更换站布置在现有加油站内或独立布点，根据实际需求情况增加加氢站密度。车载金属氢化物更换站也可以开到用户现场进行金属氢化物的更换和加注。该金属氢化物的更换方法，也适用于其它储氢材料，包括无机材料和有机材料。如碳纤维碳纳米管、非碳纳米管、玻璃储氢微球、络合物储氢材料以及有机液体氢化物等的加注和更换。金属氢化物的更换时机是根据汽车内显示仪表提醒、金属氢化物储罐内金属氢化物的饱和程度及剩余氢气量，由驾驶员决定是否加氢；所述金属氢化物的更换量是根据驾驶员的要求决定，可以全部更换也可以部分更换。驾驶员和金属氢化物更换站之间可以通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属氢化物更换的方法，将需要更换金属氢化物的氢燃料汽车（5）驶入金属氢化物加氢站（7）的受氢车通道（2），所述氢燃料汽车设有金属氢化物储罐（10），所述金属氢化物储罐设有加注口（9），其特征是：金属氢化物更换步骤为：①打开加注口的盖板，所述加注枪（37）对准加注口（9），通过控制中心发出信号打开密码锁（40），加注枪的锁紧法兰（35）与加注口的法兰对接锁紧；②打开加注口电控阀（8），启动输送管驱动器（38），将加注枪的套管（42）通过加注口插入金属氢化物储罐；③采用气流输送方式将金属氢化物储罐中的乏金属氢化物从套管的内管（33）中抽出，抽出的同时从套管的外管（34）注入保护气，抽出的乏金属氢化物进入1号金属氢化物更换装置（15）的分离器进行气固分离；④分离出的气体经余氢吸收单元（41）吸收余氢，吸收余氢后的保护气经保护气管路进入真空罐（23），分离出的乏金属氢化物经蓄热器（14）放热，放热后的乏金属氢化物经电子计量设备（17）称重计量，然后经转换阀（18）到回收隔舱（22）；⑤金属氢化物储罐中金属氢化物抽空或抽到要求的重量后，通过阀门（24）切换使保护气管路（12）连接到真空罐，2号金属氢化物更换装置（43）的转换阀转换到其上的二级供料器（16），打开这一路供料管路（11）上的阀门，采用气流输送方式向金属氢化物储罐添加新鲜饱和的从蓄热器吸收热量后的金属氢化物，加入金属氢化物过程中通过真空罐和保护气管路使金属氢化物储罐保持合适的压差，保证金属氢化物输送的顺畅；加注完毕后，抽出加注枪（37），关闭电控阀门，加密锁上锁，解开锁紧法兰，盖上加注口的盖板，氢燃料汽车驶出受氢车通道；⑥根据ECU通过无线通信获得的信息，提前准备为下一辆将要开来的汽车加氢；打开添加隔舱（6）的出口阀，通过一级供料器（21）、预加料管路（44）、采用气流输送方式向1号金属氢化物更换装置（15）输送新鲜饱和的金属氢化物，吸收蓄热器中的热量，准备下一次加氢。...

【技术特征摘要】
1.一种金属氢化物更换的方法，将需要更换金属氢化物的氢燃料汽车（5）驶入金属氢化物加氢站（7）的受氢车通道（2），所述氢燃料汽车设有金属氢化物储罐（10），所述金属氢化物储罐设有加注口（9），其特征是：金属氢化物更换步骤为：①打开加注口的盖板，所述加注枪（37）对准加注口（9），通过控制中心发出信号打开密码锁（40），加注枪的锁紧法兰（35）与加注口的法兰对接锁紧；②打开加注口电控阀（8），启动输送管驱动器（38），将加注枪的套管（42）通过加注口插入金属氢化物储罐；③采用气流输送方式将金属氢化物储罐中的乏金属氢化物从套管的内管（33）中抽出，抽出的同时从套管的外管（34）注入保护气，抽出的乏金属氢化物进入1号金属氢化物更换装置（15）的分离器进行气固分离；④分离出的气体经余氢吸收单元（41）吸收余氢，吸收余氢后的保护气经保护气管路进入真空罐（23），分离出的乏金属氢化物经蓄热器（14）放热，放热后的乏金属氢化物经电子计量设备（17）称重计量，然后经转换阀（18）到回收隔舱（22）；⑤金属氢化物储罐中金属氢化物抽空或抽到要求的重量后，通过阀门（24）切换使保护气管路（12）连接到真空罐，2号金属氢化物更换装置（43）的转换阀转换到其上的二级供料器（16），打开这一路供料管路（11）上的阀门，采用气流输送方式向金属氢化物储罐添加新鲜饱和的从蓄热器吸收热量后的金属氢化物，加入金属氢化物过程中通过真空罐和保护气管路使金属氢化物储罐保持合适的压差，保证金属氢化物输送的顺畅；加注完毕后，抽出加注枪（37），关闭电控阀门，加密锁上锁，解开锁紧法兰，盖上加注口的盖板，氢燃料汽车驶出受氢车通道；⑥根据ECU通过无线通信获得的信息，提前准备为下一辆将要开来的汽车加氢；打开添加隔舱（6）的出口阀，通过一级供料器（21）、预加料管路（44）、采用气流输送方式向1号金属氢化物更换装置（15）输送新鲜饱和的金属氢化物，吸收蓄热器中的热量，准备下一次加氢。2.根据权利要求1所述金属氢化物更换的方法，其特征是：所述加料管路（11）、保护气管路（12）、预加料管路（44）、抽出管路（13）和金属氢化物输送管（39）及所有管路为正压，在任意压力和流量下操作，所述1号金属氢化物更换装置（15）和2号金属氢化物更换装置（43）交替操作，抽出和添加金属氢化物储罐（10）的金属氢化物。3.根据权利要求1所述金属氢化物更换的方法，其特征是：所述保护气为氮气、二氧化碳或惰性气体，所有操作都在保护气保护下进行，所述保护气含水量严格限制，以严格控制露点；这些气体可以在合适的压力和温度下工作，也可以在超临界状态工作；所述保护气也可用合适的液态介质代替。4.根据权利要求1所述的金属氢化物的更换方法，其特征是：所述氢燃料汽车（5）设有电控阀（8）和密码锁（40），电控阀（8）和密码锁（40）与控制中心（26）通信连接；从金属氢化物储罐（10）抽出乏金属氢化物和添加新鲜饱和的金属氢化物的过程中，加注枪（37）可以插入金属氢化物储罐的任意位置，也可以在加注枪（37）移动过程中抽出乏金属氢化物和加注新鲜饱和金属氢化物。5.一种实现权利要求1所述方法的金属氢化物更换站，其特征是：所述更换站设有金属氢化物大储罐（20）、加料平台（19）、1号金属氢化物更换装置（15）、2号金属氢化物更换装置（43）、加料管路（11）、保护气管路（12）、加注枪（37）、余氢吸收单元（41）、抽出管路（13）、金属氢化物输送管路（39）、真空罐（23）、压缩机（27）、二级供料器（16）和保护气罐（28）；所述1号金属氢化物更换装置和2号金属氢化物更换装置分别设有分离器（15）、蓄热器（14）、电子计量设备（17）和转换阀（18），分离器、蓄热器、电子计量设备和转换阀依次连接；所述金属氢化物大储罐设有1～50个添加隔舱（6）和1～50个回收隔舱（22）；所述加注枪通过金属氢化物输送管路连接到加料管路和抽出管路，所述加料管路连接到二级供料器出口，抽出管路连接到1号金属氢化物更换装置和2号金属氢化物更换装置的分离器；所述转换阀一个口通二级供料器与加料管路连接，另一个口与回收隔舱（22）连接；所述添加隔舱通过出口阀与一级供料器（21）连接，一级供料器通过预加料管路与1号金属氢化物更换装置和2号金属氢化物更换装置的分离器连接；所述真空罐通过压缩机连接到氮气罐，真空罐入口与氮气罐出口之间设有旁路；所述氮气罐的出口分别通过保护气管路连接到一级供料器、二级供料器和加注枪，所述分离器的气体出口通过余氢吸收单元（41）连接到真空罐；所述加料平台设有控制中心（26），所述控制中心与电子计量设备、密码锁、一级供料器、二级供料器、压缩机电控阀和各路阀门电路连接。6.根据权利要求5所述的金属氢化物更换站，其特征是：所述更换站设有1～16组金属氢化物更换装置和1～16组加注枪（37）及相应的配套设备，每组金属氢化物更换装置包括1号金属氢化物更换装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾会平，
申请(专利权)人：石家庄新华能源环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13