一种加氢站制造技术

一种加氢站是由储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组的多个储氢瓶，每个储氢瓶管路上都有压力传感器和阀，其管路以并联方式作为加氢机的进气管路，与加氢机上带有氢气质量计、压力传感器、阀、加氢枪的出气管路构成多级加注氢气系统；储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气接入多级加注氢气系统，其按照低、中、高压储氢瓶的顺序经加氢机逐级对燃料电池充装氢气至额定压力为充满为止；用完站上的储氢瓶组中的氢气，用储氢瓶组拖车上的氢气，直到储氢瓶组拖车上高压氢气(大于额定压力的氢气)用完，将其剩余的中、低压氢气(小于额定压力的氢气)充装至站上的储氢瓶组中；如此这样一直重复循环下去，实现加注氢气功能。

A kind of hydrogenation station

A hydrogenation station consists of a trailer of a hydrogen storage bottle group and a plurality of hydrogen storage bottles of a hydrogen storage bottle group on the station. Each hydrogen storage bottle pipeline is equipped with a pressure sensor and a valve. The pipeline is used as the inlet pipeline of the hydrogenation machine in parallel, and forms a multi-level hydrogen filling system with the outlet pipeline with a hydrogen mass gauge, a pressure sensor, a valve and a hydrogen gun on the hydrogenation machine. The trailer of the hydrogen storage bottle group is full of more than rated hydrogen The pressure hydrogen is connected to the multi-stage hydrogen filling system, which fills the fuel cell with hydrogen in the order of low, medium and high-pressure hydrogen storage bottles through the hydrogenation machine step by step until the rated pressure is full; when the hydrogen in the hydrogen storage bottle group on the station is used up, the hydrogen on the trailer of the hydrogen storage bottle group is used up until the high-pressure hydrogen (hydrogen greater than the rated pressure) on the trailer of the hydrogen storage bottle group is used up, and the remaining medium and high-pressure hydrogen are used up Low pressure hydrogen (hydrogen less than rated pressure) is filled into the hydrogen storage bottle group on the station; in this way, the cycle is repeated all the time to achieve the hydrogen filling function.

【技术实现步骤摘要】
一种加氢站
本案涉及一种外供氢气型加氢站，属于氢气能源领域。
技术介绍
氢能产业为燃料电池提供氢气能源，配套的提供场所唯一的地点就是在加氢站，所以加氢站也是氢能和燃料电池两大产业的连接点；目前，制约氢能及燃料电池两大产业发展的技术瓶颈是：与燃料电池配套的基础设施加氢站建设滞后，这是一个举世公认的世界性难题；也就是加氢站的加注氢气环节是最薄弱的一个环节；这是一个关键点，也是我们今后要做的一个突破口。现有的加氢站有两种类型：一是：站内制氢加氢站；二是：外供氢加氢站；它们都是动力加氢站，所谓动力加氢站也就是加氢站内需要消耗动力电源用压缩机做功压缩氢气去完成对燃料电池加注氢气至额定压力(我国对燃料电池上的储氢瓶额定压力规定为35MPa；未来还可以调整到70MPa)。站内制氢加氢站在我国有规定：需要在专业的化工厂区才能建设，网点布局没有普遍性，这里叙述从略，本案申请主要讨论的动力加氢站是指外供氢加氢站。我国现有的动力加氢站的技术特点是：上游制氢厂，提供20MPa压力的氢气；中游运输公司，采用20MPa长管拖车来运输氢气；下游加氢站，对来站20MPa长管拖车中的氢气，再次消耗动力电源做功才能完成对燃料电池加注至35MPa氢气的功能。动力加氢站加注环节工艺流程是：20MPa长管拖车→站内控制系统→动力配电房→压缩机→气体分配器→地面储氢瓶组→加氢机→35MPa氢燃料电池汽车。再具体点就是：20MPa长管拖车上只有一个放气管路与压缩机的入气口连接，压缩机的入口压力范围为5-20MPa，出口压力为45MPa；在站内控制系统的控制下；由动力配电房为压缩机提供三相电动力电源；压缩机消耗动力电源再次做功压缩氢气至45MPa经气体分配器对地面储氢瓶组进行充满至45MPa；20MPa长管拖车上的压缩氢气经压缩机“抽出”从20MPa开始逐渐下降直到5MPa，“抽出”的压缩氢气经压缩机再次加压充装到储氢瓶组中至45MPa的压缩氢气。加氢机从地面储氢瓶组中取45MPa的压缩氢气对氢燃料电池汽车加满至35MPa的氢气。现有的动力加氢站一个显著特点是：现有的长管拖车，采用的是I型钢瓶，最为显著特点是：装载的压缩氢气只能是20MPa，受I型钢瓶物理性能的限制，只能装载20MPa压力以下的氢气；小于燃料电池汽车上的储氢瓶的额定压力(35MPa或70MPa)；后续的工艺流程必须要用压缩机对20MPa氢气再次加压，提高氢气压力，才能完成对燃料电池汽车加满至额定压力的氢气，导致现有的加氢站的工艺流程非常复杂，设备繁多，运营成本高。我国现在已经建成的几十个加氢站，各自建站风格不相同，但是有一点是相同的，就是消耗动力电源再次做功对20MPa长管拖车上的氢气加压才能完成对燃料电池充装至35MPa的氢气。我国加氢站现状：都是采用20MPa长管(I型钢瓶)拖车对应的加氢站，属于动力型加氢站，工艺流程复杂，难以大规模推广；要想从根本上解决问题，必须从运输环节、上游制氢环节解决问题，首先要改变20MPa长管(I型钢瓶)拖车，运送氢气是20MPa的落后的低效率的运输环节。
技术实现思路
到本案申请日为止，我们国家还是使用I型钢瓶做20MPa长管拖车，现有的加氢站所有的工艺流程都是围绕对20MPa氢气再次加压实现对燃料电池汽车加满氢气至额定压力的，导致每个加氢站都需要压缩机消耗动力电源再次做功压缩氢气，加氢站终端加注氢气环节非常复杂；现有的加氢站都是受到长管(I型钢瓶)拖车限制，即只能运输20MPa的氢气这一技术特征限制，这一技术特征需要创新解决，随着储气瓶科学技术日新月异的发展，我们要充分利用好这一技术成果，改变这一技术特征；希望这一技术特征能够得到有效解决，我们的技术方案是，改变储气瓶的材料种类，选用与现有技术I型钢瓶不同的储气瓶，制作与现有的长管拖车不同的储氢瓶组拖车；才能有与之配套的全新的工艺流程专利技术创造出来；解决了很多意想不到的问题，得到了很多意想不到技术效果；国际上普遍使用IV型碳纤维全缠绕塑料内胆瓶做储氢瓶，技术成熟度得到世界范围的认可。关于储气瓶的分类来自国家标准2017年版，即GB/T35544-2017，见下表格：从表格中看出：采用I型瓶做长管拖车，显然，无法提升装载氢气的压力，20MPa(I型瓶)长管拖车所对应的现有的加氢站，工艺流程复杂，设备繁多，占地面积大，运行成本高；本案专利技术人在2009年就开始申请了专利技术专利“一种加气机和由其构成的加气站”，授权专利号：200910141153.7，采用能装载大于等于25MPa的储气瓶做储气瓶组拖车，对照上述表格，都只能是采用II型瓶、III型瓶、IV型瓶做储气瓶组拖车；有了装载大于等于25MPa的储气瓶组拖车的问世，“一种加气机和由其构成的加气站”(专利号：200910141153.7)，是可以实施的；本案在此基础上，再次专利技术创造，优选IV型瓶做储氢瓶组拖车，推广45MPa储氢瓶(IV型瓶)组拖车，应该在今后的几年当中，在国内满满推广开来，其意想不到的技术效果是：不单是提高了运输效果，而且，大大降低了加氢站的建设成本和运营成本；也就是把下游加氢站要做到的功，放在上游去完成，符合能量守恒定律；这样有利于上游大规模制氢、压缩氢气，降低氢气成本；让下游加氢站具体操作更加简单、更加安全、更加高效；解决了加氢站配套建设非常困难的世界性难题。为此，本案专利技术人用装载大于20MPa的储气瓶，即采用II型瓶、III型瓶、IV型瓶做储气瓶组拖车，有了这一技术特征，再次专利技术创造，专利技术了一系列全新的技术路线，以前就申请了如下一系列专利：一种加气机和由其构成的加气站；200910141153.7；车载储气瓶组拖车；201410060518.4；一种车载储气瓶组拖车式加气站；201410097130.1；氢能供应链；201610529446.2；一种加氢站网络设施及由其构成的氢气分布式能源；201610838074.1；一种再生能源制氢储氢供氢网络及由其构成的城市系统和国家系统；201710072412.X；这里强调：上述一系列专利属于本案专利技术人的，不对本案申请构成新颖性抵触；本案申请是在这些专利的基础上再次专利技术创造，解决了一种加气机和由其构成的加气站(专利号200910141153.7)的成本问题；即需要叁辆储氢瓶组拖车实施“多储气瓶交替循环提供高压气”才能实施加注功能，叁辆储氢瓶组拖车造价昂贵，本案申请只需要一辆储氢瓶组拖车就行，节省三分之二或三分之一成本；也解决了一种车载储气瓶组拖车式加气站(专利号201410097130.1)的储氢加注氢气利用率的问题；技术方案：一种加氢站是由储氢瓶组拖车、站上的储氢瓶组、加氢机构成的多级加注氢气系统；其技术特征是：储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组的多个储氢瓶，每个储氢瓶管路上都有压力传感器和阀，其管路以并联方式作为加氢机的进气管路，与加氢机上带有氢气质量计、压力传感器、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加氢站是由储氢瓶组拖车、站上的储氢瓶组、加氢机构成的多级加注氢气系统；其技术特征是：/n储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组的多个储氢瓶，每个储氢瓶管路上都有压力传感器和阀，其管路以并联方式作为加氢机的进气管路，与加氢机上带有氢气质量计、压力传感器、阀、加氢枪的出气管路构成多级加注氢气系统；/n储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气接入多级加注氢气系统，其按照低、中、高压储氢瓶的顺序经加氢机逐级对燃料电池充装氢气至额定压力为充满为止；/n用完站上的储氢瓶组中的氢气，用储氢瓶组拖车上的氢气，直到储氢瓶组拖车上高压氢气(大于额定压力的氢气)用完，将其剩余的中、低压氢气(小于额定压力的氢气)充装至站上的储氢瓶组中；/n卸载该储氢瓶组拖车去制氢厂加满大于额定压力的氢气再次接入，或另一辆同样的储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气再次接入；/n如此这样一直重复循环下去，实现加注氢气功能；/n用III、或IV型瓶储气瓶做成储氢瓶组拖车；燃料电池上储氢瓶额定压力是35MPa或70MPa。/n

【技术特征摘要】
1.一种加氢站是由储氢瓶组拖车、站上的储氢瓶组、加氢机构成的多级加注氢气系统；其技术特征是：
储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组的多个储氢瓶，每个储氢瓶管路上都有压力传感器和阀，其管路以并联方式作为加氢机的进气管路，与加氢机上带有氢气质量计、压力传感器、阀、加氢枪的出气管路构成多级加注氢气系统；
储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气接入多级加注氢气系统，其按照低、中、高压储氢瓶的顺序经加氢机逐级对燃料电池充装氢气至额定压力为充满为止；
用完站上的储氢瓶组中的氢气，用储氢瓶组拖车上的氢气，直到储氢瓶组拖车上高压氢气(大于额定压力的氢气)用完，将其剩余的中、低压氢气(小于额定压力的氢气)充装至站上的储氢瓶组中；
卸载该储氢瓶组拖车去制氢厂加满大于额定压力的氢气再次接入，或另一辆同样的储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气再次接入；
如此这样一直重复循环下去，实现加注氢气功能；
用III、或IV型瓶储气瓶做成储氢瓶组拖车；燃料电池上储氢瓶额定压力是35MPa或70MPa。

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【专利技术属性】
技术研发人员：沈军，赵魁英，沈琪，陈杰，陈宏林，李红，沈敏，李志远，
申请(专利权)人：沈军，
类型：发明
国别省市：江苏;32