一种氢加注系统技术方案

一种氢加注系统，包括增压装置、循环装置、制冷装置、加注装置和测控装置；制冷装置用于为车载储氢容器的冷却提供冷量，循环装置用于给用于车载储氢容器进行预冷的氢提供循环动力，增压装置用于给加注至车载储氢容器的氢进行加压，加注装置用于给车载储氢容器进行加氢。增压装置、循环装置、制冷装置、加注装置分别和测控装置连接。上述氢加注系统，通过设置制冷装置，可以对氢进行冷却，从而可以将车载储氢容器的温度降低。通过设置循环装置，参与预冷的氢气经过制冷装置降温后增压到车载储氢容器内。因此，上述氢加注系统能够将对车载储氢容器进行冷却的氢进行回收利用，实现了加注过程的无损，降低成本。

A hydrogen filling system

【技术实现步骤摘要】
一种氢加注系统
本专利技术涉及氢能利用
，尤其涉及一种氢加注系统。
技术介绍
氢能是一种清洁高效的二次能源，其燃烧后产物仅为水且氢具有高的单位质量能量密度(140MJ/kgvs.汽油：44MJ/kg)。因此，氢能是构建现代化能源体系的重要方面。首先，随着我国石油跟天然气的能源对外依存度逐渐提高，能源安全问题日益突出，推动氢能在能源消费终端的应用，有助于减少我们的石油，天然气等非可再生能源的消耗量。其次，氢能作为能源载体，可实现大规模的储能及调峰作用，有效缓解目前可再生能源发电不能足额上网问题。然而，氢的单位体积能量密度很低(标准温度压力下，0.01MJ/Lvs.汽油32MJ/L)，尤其在汽车上使用时，车上储存燃料的空间有限，储氢容器需要增加固定防护装置，以防止冲撞过程产生爆炸。而且储氢容器需要能充装足够多的氢使其能够行驶500km以上。在有体积和质量限制的车载储氢技术中，实现氢的高密度存储则更加困难。在相同有效容积下，低温高压储氢技术的储氢量可达传统常温高压储氢技术储氢量的2-3倍、液氢储氢技术的1.5倍。低温高压储氢技术比传统低温液氢储氢技术具有更好的耐受漏热特性，即相同漏热下，其储存压力的增加远低于低温液氢储存。申请号为CN201811403629.5的专利中介绍了深冷高压储氢供氢装置，介绍了液氢转注到低温高压罐及低温高压罐加注到燃料电池或者内燃机的过程，流程主要包括深冷高压罐，深冷高压罐上设置有注氢管路，注氢管路连接液氢储罐；供给管路连接仲氢转化装置和氢气节流装置，氢气节流装置通过支路连接注氢管路，注氢管路通过支路并入支路。但是未涉及如何跟用户实现加注过程，以及加注过程中与终端用户状态的控制方法。如图1所示，文献“Rapidhighdensitycryogenicpressurevesselfillingto345barwithaliquidhydrogenpump”介绍了关于低温高压氢加注系统的研究，直接采用潜液式液氢泵，进行车载系统的低温高压氢加注。其中管线1为加注关系，管线3为放空管线，管线2通往燃料电池或者内燃机。在加注过程中，首先要通过潜液式液氢泵输送低温液氢对加注管线的预冷，然后通过管线3将受热后的氢气排空。因此，通过此种方式进行预冷后液氢排放掉成本较高，且加注过程受罐子的初始状态影响大。
技术实现思路
鉴于此，有必要提供一种预冷不会浪费氢能且主动可控的氢加注系统。一种氢加注系统，包括增压装置、循环装置、制冷装置、第一阀门、加注装置和测控装置；所述制冷装置包括制冷单元和换热器，所述换热器包括第一换热管路、第二换热管路和冷却介质管路，所述制冷单元的出口和所述冷却介质管路的入口连接，所述冷却介质管路的出口和所述制冷单元的入口连接；所述增压装置的入口用于和储氢装置连接，所述增压装置的出口和所述第一换热管路的入口连接，所述第一换热管路的出口和所述加注装置的入口连接，所述加注装置的出口用于和车载储氢容器的入口连接；所述第一阀门和所述第二换热管路并联设置，所述第一阀门的入口和所述第二换热管路的入口分别用于和所述车载储氢容器的出口连接，所述第一阀门的出口和所述第二换热管路的出口分别和所述循环装置的入口连接，所述循环装置的出口和所述增压装置的入口连接；所述增压装置、所述循环装置、所述制冷装置和所述加注装置分别和所述测控装置连接。在一个实施例中，所述增压装置为高压增压压缩机。在一个实施例中，当所述制冷装置为20K温区制冷机时，所述制冷单元采用透平制冷的逆布雷顿循环制冷机，通过所述换热器提供预冷过程冷量；当所述制冷装置为80K温区制冷机时，所述制冷单元为液氮冷源或者混合工质制冷机，通过所述换热器将冷量传递给氢。在一个实施例中，还包括缓冲罐，所述缓冲罐设于所述增压装置的出口和所述第一换热管路的入口之间。在一个实施例中，所述加氢站为高压气氢储氢加氢站。一种氢加注系统，包括增压装置、循环装置、制冷装置、加注装置和测控装置；所述增压装置的入口用于和储氢装置连接，所述增压装置的出口和所述加注装置的入口连接，所述加注装置的出口用于和车载储氢容器的入口连接，所述制冷装置的入口用于和所述车载储氢容器的出口连接，所述制冷装置的出口和所述循环装置的入口连接，所述循环装置的出口和所述加注装置的入口连接；所述增压装置、所述循环装置、所述制冷装置和所述加注装置分别和所述测控装置连接。在一个实施例中，所述增压装置为柱塞泵。在一个实施例中，所述制冷装置包括换热器和制冷单元，所述换热器包括氢管路和冷却介质管路，所述氢管路的入口和所述车载储氢容器的出口连接，所述氢管路的出口和所述循环装置的入口连接。所述制冷单元的出口和所述冷却介质管路的入口连接，所述冷却介质管路的出口和所述制冷单元的入口连接。在一个实施例中，所述增压装置的出口和所述加注装置的入口之间设有第八阀门。在一个实施例中，所述加氢站为液氢储氢加氢站。上述氢加注系统，通过设置制冷装置，可以对氢进行冷却，从而可以将车载储氢容器的温度降低。通过设置循环装置，参与预冷的氢气经过制冷装置降温后增压到车载储氢容器内。因此，上述氢加注系统能够将对车载储氢容器进行冷却的氢进行回收利用，实现了加注过程的无损，降低成本。此外，通过控制车载储氢容器的初始温度，加注过程实现不受车载储氢容器初始温度的影响，因此，可以实现加注过程的可控性加注，能够起到控制加注气体总量的目的。附图说明图1为传统的低温高压氢加注系统的结构示意图；图2为实施例1的氢加注系统的结构示意图；图3为实施例2的氢加注系统的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术中所说的固定连接，包括直接固定连接和间接固定。实施例1如图2所示，一实施方式的氢加注系统包括增压装置110、循环装置120、制冷装置130、第一阀门V1、加注装置140和测控装置(图未示)。制冷装置130包括制冷单元132和换热器134。换热器134包括第一换热管路(图未标)、第二换热管路(图未标)和冷却介质管路(图未标)。制冷单元132的出口和冷却介质管路的入口连接。冷却介质管路的出口和制冷单元132的入口连接。增压装置110的入口用于和储氢装置150连接，增压装置110的出口和第一换热管路的入口连接，第一换热管路的出口和加注装置140的入口连接，加注装置140的出口用于和车载储氢容器160的入口连接。第一阀门V1和第二换热管路并联设置，第一阀门V1的入口和第二换热管路的入口分别用于和车载储氢容器160的出口连接。第一阀门V1的出口和第二换热管路的出口分别和循环装置120的入口连接，循环装置120的出口和增压装置110的入口连接。增压装置110、循环装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢加注系统，其特征在于，包括增压装置、循环装置、制冷装置、第一阀门、加注装置和测控装置；/n所述制冷装置包括制冷单元和换热器，所述换热器包括第一换热管路、第二换热管路和冷却介质管路，所述制冷单元的出口和所述冷却介质管路的入口连接，所述冷却介质管路的出口和所述制冷单元的入口连接；/n所述增压装置的入口用于和加氢站连接，所述增压装置的出口和所述第一换热管路的入口连接，所述第一换热管路的出口和所述加注装置的入口连接，所述加注装置的出口用于和车载储氢容器的入口连接；/n所述第一阀门和所述第二换热管路并联设置，所述第一阀门的入口和所述第二换热管路的入口分别用于和所述车载储氢容器的出口连接，所述第一阀门的出口和所述第二换热管路的出口分别和所述循环装置的入口连接，所述循环装置的出口和所述增压装置的入口连接；/n所述增压装置、所述循环装置、所述制冷装置和所述加注装置分别和所述测控装置连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种氢加注系统，其特征在于，包括增压装置、循环装置、制冷装置、第一阀门、加注装置和测控装置；
所述制冷装置包括制冷单元和换热器，所述换热器包括第一换热管路、第二换热管路和冷却介质管路，所述制冷单元的出口和所述冷却介质管路的入口连接，所述冷却介质管路的出口和所述制冷单元的入口连接；
所述增压装置的入口用于和加氢站连接，所述增压装置的出口和所述第一换热管路的入口连接，所述第一换热管路的出口和所述加注装置的入口连接，所述加注装置的出口用于和车载储氢容器的入口连接；
所述第一阀门和所述第二换热管路并联设置，所述第一阀门的入口和所述第二换热管路的入口分别用于和所述车载储氢容器的出口连接，所述第一阀门的出口和所述第二换热管路的出口分别和所述循环装置的入口连接，所述循环装置的出口和所述增压装置的入口连接；
所述增压装置、所述循环装置、所述制冷装置和所述加注装置分别和所述测控装置连接。


2.如权利要求1所述的氢加注系统，其特征在于，所述增压装置为高压增压压缩机。


3.如权利要求1所述的氢加注系统，其特征在于，当所述制冷装置为20K温区制冷机时，所述制冷单元采用透平制冷的逆布雷顿循环制冷机，通过所述换热器提供预冷过程冷量；
当所述制冷装置为80K温区制冷机时，所述制冷单元为液氮冷源或者混合工质制冷机，通过所述换热器将冷量传递给氢。


4.如权利要求1所述的氢加注系统，其特征在于，还包括缓冲罐，所述缓冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕翠，贺明，朱伟平，张宇，龚领会，伍继浩，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11