超高压氢气发生系统技术方案

本发明专利技术涉及一种超高压氢气发生系统，所述的超高压氢气发生系统包括：试验仓，包括仓体和内腔，所述的仓体在预设位置设置止退槽；活塞，可移动地安装于所述的内腔，所述的活塞设置与所述的止退槽相匹配的止退杆，所述的内腔以所述的活塞为界被分隔成第一腔室和第二腔室，所述的第一腔室设置用于发生燃爆反应；所述的试验系统设置成在进行试验时，所述的第一腔室内发生燃爆反应，产生的超高压推动所述的活塞移动至所述的仓体的止退槽处，所述的活塞的止退杆弹出而与所述的止退槽相结合，所述的第二腔室内的氢气被压缩而产生超高压氢气。本发明专利技术的超高压氢气发生系统，可得到100MPa以上的超高压。

【技术实现步骤摘要】
超高压氢气发生系统
本专利技术涉及氢气安全利用
，具体地涉及一种超高压氢气发生系统。
技术介绍
氢气储存贯穿于氢气生产、储存、运输和使用等环节，它对于氢能及氢燃料电池车的发展是一项关键技术。目前的储氢技术主要有高压储氢、液态储氢、金属氧化物储氢、碳基材料储氢以及化学储氢等。从能源利用角度看，高压储氢是最优的选择。但高压储氢所带来的安全问题是其应用的最大障碍，高压氢气一旦发生意外泄漏，极有可能会引发火灾和爆炸等事故灾害，造成巨大的人员伤亡和财产损失。在没有任何外部点火源的情况下，高压氢气泄漏也会发生自燃，继而引发喷射火行为甚至是气云爆炸。目前国内外对高压氢气泄漏自燃的机理还没有统一的认识，需要开展系统的科学实验，研究自燃发生的临界条件和本质机理。开展高压氢气泄漏试验，首先需要配备高压氢气发生器。实验室用氢气瓶一般最高储存压力为12MPa；氢气压缩机，最高可达20-30MPa，但压缩机的缺点是体积大和能耗高。目前氢能动力汽车上的氢气储罐最大压力已经达到70MPa，而工业上的存储压力更高。为了开展更为接近实际工况的实验模拟，需要设计一种新的高压乃至超高压氢气发生系统。
技术实现思路
本专利技术的主要目的就是针对以上存在的问题，提供一种超高压氢气发生系统。为了实现上述目的，本专利技术采用的超高压氢气发生系统的技术方案如下：所述的超高压氢气发生系统包括：试验仓，包括仓体和内腔，所述的仓体在预设位置设置止退槽；活塞，可移动地安装于所述的内腔，所述的活塞设置与所述的止退槽相匹配的止退杆，所述的内腔以所述的活塞为界被分隔成第一腔室和第二腔室，所述的第一腔室设置用于发生燃爆反应；所述的试验系统设置成在进行试验时，所述的第一腔室内发生燃爆反应，产生超高压推动所述的活塞移动至所述的仓体的止退槽处，所述的活塞的止退杆弹出而与所述的止退槽相结合，所述的第二腔室内的氢气被压缩而产生超高压氢气。较佳地，所述的第一腔室和第二腔室均设置用于供气的配气装置，所述的配气装置包括至少一种气源、设置于所述的仓体的通气口、将所述的气源和所述的通气口相连接的通气管路、以及设置于所述的通气管路的压力表。较佳地，所述的第一腔室的配气装置包括可燃气源、氧气气源和气密性检测气源，所述的第二腔室的配气装置包括可燃气源和气密性检测气源。较佳地，所述的超高压氢气发生系统包括用于在试验前将所述的内腔抽真空的抽真空装置，所述的抽真空装置包括真空泵和真空表。较佳地，所述的抽真空装置包括抽真空管路，用于连接所述的第一腔室的配气装置的通气管路和所述的第二腔室的配气装置的通气管路，所述的真空泵和真空表设置于所述的抽真空管路。较佳地，所述的活塞的两端均设置第一密封圈，用于保持第一腔室和第二腔室之间的气密性。较佳地，所述的试验仓的右端部设置第一开孔，所述的第一开孔设置成安装爆破片，或者安装带有阀门的接头，或者安装下游管道。较佳地，所述的试验仓的左端部设置法兰结构，用于调节所述的仓体的长度。较佳地，所述的第一腔室设置用于与点火装置相连接的点火电极，所述的点火电极与所述的仓体密封连接。较佳地，所述的第一腔室和第二腔室均设置压力传感器，用于检测燃爆过程和压缩过程中活塞两侧的压力变化。较佳地，所述的止退槽内设置第二密封圈。较佳地，所述的试验仓具有夹层，用于通入循环液以控制所述的试验仓的温度。较佳地，所述的仓体中对应止退槽的位置具有第二开孔，所述的第二开孔设置密封堵头，所述的密封堵头设置成可拆卸的密封堵头，以便在试验结束后移除所述的密封堵头，将所述的止退杆压回所述的活塞，实现所述的止退杆与所述的止退槽的脱离；优选地，所述的密封堵头与所述的试验仓通过螺栓相固定。本专利技术还提供了一种所述的超高压氢气的制备方法，包括以下步骤：S0，按照所述系统的结构，按顺序连接各系统构件，搭建试验装置；S1，打开氮气控制阀和总阀，其他阀门关闭，向试验仓内腔充氮气至超过1个大气压，关闭氮气控制阀，检查整套装置的气密性；S2，确定气密性良好后，打开通断阀，并开启真空泵抽真空；S3，抽真空后，关闭通断阀和真空泵，并开启数据采集仪，做好记录压力值变化的准备；S4，打开氧气控制阀、氢气控制阀和通断阀，按初始压力和配比要求，在第一腔室充入一定量的氢氧混合气，并在第二腔室充入相同压力的氢气，保持活塞位置，关闭所有阀门；S5，启动点火装置，点燃氢氧混合气，第一腔室压力骤升，推动活塞向右运动；S6，记录活塞运动过程第一腔室和第二腔室的压力变化，确定活塞停止后，活塞右侧第二腔室内达到的最大压力。本专利技术的超高压氢气发生系统，可得到100MPa以上的超高压，且可以改变条件得到不同压力的超高压氢气，如改变充入的氢氧比例、燃爆反应介质、试验仓内部的初始压力、试验仓的长径比、活塞初始位置等。附图说明图1为本专利技术提供的超高压氢气发生系统的结构示意图。图2为本专利技术提供的超高压氢气发生系统中止退装置放大图。附图标记1、2、3、4、5控制阀6、7、10、11通断阀8真空表9真空泵12、13压力表14、15总阀16、17点火电极18点火装置19活塞20试验仓21第一开孔22、23压力传感器24数据采集仪25法兰结构26夹层27、28冷却液出口29、30冷却液进口31、32止退槽33、34密封堵头35、36止退杆37弹簧38导向环39止退环40、41第一密封圈42第二密封圈具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的
技术实现思路
，特举以下实施例详细说明。如图1～2所示，为本专利技术提供的超高压氢气发生系统的实施例，其中，所述的超高压氢气发生系统包括：试验仓20，包括仓体和内腔，所述的仓体在预设位置设置止退槽31、32，所述的仓体中对应止退槽31、32的位置设置第二开孔，所述的第二开孔设置可拆卸的密封堵头33、34以实现密封；活塞19，可移动地安装于所述的内腔，所述的活塞19设置与所述的止退槽31、32相匹配的止退杆35、36，所述的内腔以所述的活塞19为界被分隔成第一腔室和第二腔室，所述的第一腔室设置用于发生燃爆反应；所述的试验系统设置成在进行试验时，所述的第一腔室内发生燃爆反应，产生超高压推动所述的活塞19移动至所述的仓体的止退槽31、32处，所述的活塞19的止退杆35、36弹出而与所述的止退槽31、32相结合，所述的第二腔室内的氢气被压缩而产生超高压氢气；在试验结束后，移除所述的仓体的第二开孔处的密封堵头，可以将所述的止退杆35、36压回所述的活塞19，实现止退杆35、36与止退槽的脱离，便于所述活塞19恢复自由移动。如图1所示，所述的第一腔室和第二腔室均设置用于供气的配气装置，配气装置用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高压氢气发生系统，其特征在于，所述的超高压氢气发生系统包括：/n试验仓，包括仓体和内腔，所述的仓体在预设位置设置止退槽；/n活塞，可移动地安装于所述的内腔，所述的活塞设置与所述的止退槽相匹配的止退杆，所述的内腔以所述的活塞为界被分隔成第一腔室和第二腔室，所述的第一腔室设置用于发生燃爆反应；/n所述的试验系统设置成在进行试验时，所述的第一腔室内发生燃爆反应，产生的超高压推动所述的活塞移动至所述的仓体的止退槽处，所述的活塞的止退杆弹出而与所述的止退槽相结合，所述的第二腔室内的氢气被压缩而产生超高压氢气。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高压氢气发生系统，其特征在于，所述的超高压氢气发生系统包括：
试验仓，包括仓体和内腔，所述的仓体在预设位置设置止退槽；
活塞，可移动地安装于所述的内腔，所述的活塞设置与所述的止退槽相匹配的止退杆，所述的内腔以所述的活塞为界被分隔成第一腔室和第二腔室，所述的第一腔室设置用于发生燃爆反应；
所述的试验系统设置成在进行试验时，所述的第一腔室内发生燃爆反应，产生的超高压推动所述的活塞移动至所述的仓体的止退槽处，所述的活塞的止退杆弹出而与所述的止退槽相结合，所述的第二腔室内的氢气被压缩而产生超高压氢气。


2.根据权利要求1所述的超高压氢气发生系统，其特征在于，所述的第一腔室和第二腔室均设置用于供气的配气装置，所述的配气装置包括至少一种气源、设置于所述的仓体的通气口、将所述的气源和所述的通气口相连接的通气管路、以及设置于所述的通气管路的压力表。


3.根据权利要求2所述的超高压氢气发生系统，其特征在于，所述的第一腔室的配气装置包括可燃气源、氧气气源和气密性检测气源，所述的第二腔室的配气装置包括可燃气源和气密性检测气源。


4.根据权利要求2所述的超高压氢气发生系统，其特征在于，所述的超高压氢气发生系统包括用于在试验前将所述的内腔抽真空的抽真空装置，所述的抽真空装置包括真空泵和真空表。


5.根据权利要求4所述的超高压氢气发生系统，其特征在于，所述的抽真空装置包括抽真空管路，用于连接所述的第一腔室的配气装置的通气管路和所述的第二腔室的配气装置的通气管路，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈晓波，张振武，徐佳颖，章雪凝，张超，刘海峰，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31