一种低温高压氢混合加注型加氢站制造技术

本申请提供的低温高压氢混合加注型加氢站，包括：液氢储罐(1)、低温饱和氢气传输管线(5)、液氢增压泵(7)、第一低温高压氢传输管线(8)、第二低温高压氢传输管线(35)、蓄冷器(12)、超高压气化器(13)、超高压加热器(14)、低温高压氢储罐(40)、低温高压氢加注单元(44)、第一常温高压氢储罐(17)、第一氢加注单元(30)，本申请提供的低温高压氢混合加注型加氢站可以实现液氢、低温高压氢和常温高压氢气多种存储形式，同时实现最高100MPa低温高压氢、35MPa高压氢气以及70MPa高压氢气混合加注，显著提高了储氢密度，低温氢气冷能利用有效降低加氢站能耗，而且氢加注形式有效增加。而且氢加注形式有效增加。而且氢加注形式有效增加。

【技术实现步骤摘要】
一种低温高压氢混合加注型加氢站


[0001]本申请属于制冷与低温及氢能
，具体涉及一种低温高压氢混合加注型加氢站。

技术介绍

[0002]加氢站主要用于为氢燃料电池汽车加注燃料，是燃料电池汽车推广应用的必备基础设施，也是氢能产业的重要组成部分。目前，加氢站加氢方式可分为两种：气氢加氢站和液氢加氢站。
[0003]气氢加氢站目前分为35MPa和70MPa两个压力等级加注，需要采用氢压缩机对氢气进行加压，功耗较大。在293K和35MPa状态下的气态氢气密度约为25kg/m3，在293K和70MPa状态下的气态氢气密度约为40kg/m3。
[0004]液氢加氢站采用液氢存储，液氢是由氢气经过降温而得到的液体，是一种无色、无味的高能低温液体燃料。饱和液氢的密度(70.85kg/m3)是293K和35MPa状态下气态氢气(25kg/m3)的2.8倍，是293K和70MPa状态下气态氢气(40kg/m3)的1.77倍，液氢在储能密度和输运成本方面，具有无可比拟的优势，发展空间较为广阔。与同等规模的气氢加氢站相比，液氢加氢站的储氢容量可得到极大地提升。
[0005]低温高压氢为温度在33K～233K、压力在1.28MPa～100MPa范围内的低温高压气氢，在33K和100MPa状态下，低温高压氢的密度可达100.8kg/m3，是293K和35MPa状态下气态氢气(25kg/m3)的4倍，是293K和70MPa状态下气态氢气(40kg/m3)的2.52倍。采用低温高压氢可以进一步提升储氢容量。

技术实现思路

[0006]鉴于此，有必要针对现有技术存在的缺陷提供一种可以实现液氢、低温高压氢和常温高压氢气多种存储形式且同时实现不同压力氢气的混合加注的低温高压氢混合加注型加氢站。
[0007]为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
[0008]一种低温高压氢混合加注型加氢站，包括：液氢储罐(1)、低温饱和氢气传输管线(5)、液氢增压泵(7)、第一低温高压氢传输管线(8)、第二低温高压氢传输管线(35)、蓄冷器(12)、超高压气化器(13)、超高压加热器(14)、低温高压氢储罐(40)、低温高压氢加注单元(44)、第一常温高压氢储罐(17)、第一氢加注单元(30)，所述液氢储罐(1)通过所述低温饱和氢气传输管线(5)与所述液氢增压泵(7)连接，所述液氢增压泵(7)通过所述第一低温高压氢传输管线(8)与所述蓄冷器(12)连接，所述第一低温高压氢传输管线(8)上还设置有所述超高压气化器(13)及所述超高压加热器(14)，所述第一低温高压氢传输管线(8)还连接所述第二低温高压氢传输管线(35)，所述低温高压氢储罐(40)连接所述第二低温高压氢传输管线(35)，其中：
[0009]开启所述液氢储罐(1)的出口阀，采用低温饱和氢气将所述液氢增压泵(7)、所述
第一低温高压氢传输管线(8)、所述第二低温高压氢传输管线(35)及所述低温高压氢储罐(40)的沿程预冷降温；
[0010]预冷完毕后，将所述液氢储罐内的液氢输送至所述液氢增压泵(7)，所述液氢增压泵(7)将液氢增压为低温高压氢，所述低温高压氢中的一部分低温高压氢经过所述第一低温高压氢传输管线(8)和所述第二低温高压氢传输管线(35)存储在所述低温高压氢储罐(40)内，当站内有带有车载低温高压氢储罐的乘用车、商用车、长管拖车和有轨电车等前来加氢时，可通过所述低温高压氢加注单元(44)实现加注；
[0011]所述低温高压氢中的另一部分低温高压氢依次经所述蓄冷器(12)、所述超高压气化器(13)和所述加热器(14)后形成常温高压氢，并存储在所述常温高压氢储罐(17)内的存储，当站内有带有车载70MPa高压氢储罐的车辆前来加氢时，所述第一常温高压氢储罐(17)内存储的常温高压氢经所述蓄冷器(12)后由所述第一氢加注单元(30)实现加注。
[0012]在其中一些实施例中，所述第一常温高压氢储罐(17)还连接有第二常温高压氢储罐(23)，所述第一常温高压氢储罐(17)内存储的常温高压氢进入所述第二常温高压氢储罐(23)存储，当站内有带有车载35MPa高压氢储罐的车辆前来加氢时，所述第二常温高压氢储罐(17)内存储的常温高压氢经所述蓄冷器(12)后由第二氢加注单元(33)实现加注。
[0013]在其中一些实施例中，所述的液氢储罐(1)可以采用立式、卧式或球形储罐，所述液氢储罐(1)设有内胆及外胆，所述内胆和外胆之间设置真空夹层，所述内胆的外壁设置低温氢气管路缠绕的热辐射屏，并采用包扎多层绝热材料，所述多层绝热材料包括玻璃纤维纸和铝箔复合而成或玻璃微珠新型绝热材料。
[0014]在其中一些实施例中，所述液氢储罐(1)上部可以设置G
‑
M型或脉冲管型低温制冷机，以实现液氢储罐内低温饱和氢气的再液化，实现液氢的零蒸发存储。
[0015]在其中一些实施例中，所述的液氢增压泵(7)采用单级压缩或多级压缩的往复泵，往复泵可以是活塞泵或柱塞泵形式。
[0016]在其中一些实施例中，所述蓄冷器12内部采用管壳式或板翅式换热结构形式。
[0017]在其中一些实施例中，当所述蓄冷器(12)为管壳式时，管内侧为低温高压氢气，当流动为连续流时，可实现与所述第一常温高压氢储罐(17)及/或所述第二常温高压氢储罐(23)来流的常温高压氢气的热交换，在管外侧套管内填充蓄冷材料，实现蓄冷；当流动为间歇式时，也可通过蓄冷材料实现与所述第一常温高压氢储罐(17)及/或所述第二常温高压氢储罐(23)来流的常温高压氢气的热交换。
[0018]在其中一些实施例中，当所述蓄冷器(12)为板翅式换热时，采用两股逆流设置，一股流为低温高压氢气，另一股流为所述第一常温高压氢储罐(17)及/或所述第二常温高压氢储罐(23)来流的常温高压氢气，当流动为连续流时，可实现与壳侧所述第一常温高压氢储罐(17)及/或所述第二常温高压氢储罐(23)来流的常温高压氢气的热交换，板片采用夹层设置，夹层内部填充蓄冷材料；当流动为间歇式时，可通过蓄冷材料实现与所述第一常温高压氢储罐(17)及/或所述第二常温高压氢储罐(23)来流的常温高压氢气的热交换。
[0019]在其中一些实施例中，所述的超高压气化器(14)采用铝制材料，所述超高压气化器(14)设有进液口和出气口，超高压气化器(14)采用光管外加翅片形式，承压范围最大到130MPa，超高压气化器(14)通过一个或多个串联或多个并联方式实现对所述液氢增压泵(7)出口的低温高压氢的单点温度调控。
[0020]在其中一些实施例中，所述超高压加热器(14)为内置式加热棒，承压范围最大到130MPa，可实现对液氢增压泵(7)出口的低温高压氢33K～300K范围内的精确连续控温。
[0021]在其中一些实施例中，还包括液氢低温传输管线(6)，所述液氢储罐(1)内的液氢经所述液氢低温传输管线(6)输送所述液氢增压泵(7)，所述的液氢低温传输管线(6)可以采用真空多层绝热方式保冷，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温高压氢混合加注型加氢站，其特征在于，包括：液氢储罐(1)、低温饱和氢气传输管线(5)、液氢增压泵(7)、第一低温高压氢传输管线(8)、第二低温高压氢传输管线(35)、蓄冷器(12)、超高压气化器(13)、超高压加热器(14)、低温高压氢储罐(40)、低温高压氢加注单元(44)、第一常温高压氢储罐(17)、第一氢加注单元(30)；所述液氢储罐(1)通过所述低温饱和氢气传输管线(5)与所述液氢增压泵(7)连接，所述液氢增压泵(7)通过所述第一低温高压氢传输管线(8)与所述蓄冷器(12)连接，所述第一低温高压氢传输管线(8)上还设置有所述超高压气化器(13)及所述超高压加热器(14)，所述第一低温高压氢传输管线(8)还连接所述第二低温高压氢传输管线(35)，所述低温高压氢储罐(40)连接所述第二低温高压氢传输管线(35)，其中：开启所述液氢储罐(1)的出口阀，采用低温饱和氢气将所述液氢增压泵(7)、所述第一低温高压氢传输管线(8)、所述第二低温高压氢传输管线(35)及所述低温高压氢储罐(40)的沿程预冷降温；预冷完毕后，将所述液氢储罐内的液氢输送至所述液氢增压泵(7)，所述液氢增压泵(7)将液氢增压为低温高压氢，所述低温高压氢中的一部分低温高压氢经过所述第一低温高压氢传输管线(8)和所述第二低温高压氢传输管线(35)存储在所述低温高压氢储罐(40)内，当站内有带有车载低温高压氢储罐的车辆前来加氢时，可通过所述低温高压氢加注单元(44)实现加注；所述低温高压氢中的另一部分低温高压氢依次经所述蓄冷器(12)、所述超高压气化器(13)和所述加热器(14)后形成常温高压氢，并存储在所述常温高压氢储罐(17)内的存储，当站内有带有车载70MPa高压氢储罐的车辆前来加氢时，所述第一常温高压氢储罐(17)内存储的常温高压氢经所述蓄冷器(12)后由所述第一氢加注单元(30)实现加注。2.根据权利要求1所述的低温高压氢混合加注型加氢站，其特征在于，所述第一常温高压氢储罐(17)还连接有第二常温高压氢储罐(23)，所述第一常温高压氢储罐(17)内存储的常温高压氢进入所述第二常温高压氢储罐(23)存储，当站内有带有车载35MPa高压氢储罐的车辆前来加氢时，所述第二常温高压氢储罐(17)内存储的常温高压氢经所述蓄冷器(12)后由第二氢加注单元(33)实现加注。3.根据权利要求1所述的低温高压氢混合加注型加氢站，其特征在于，所述的液氢储罐(1)可以采用立式、卧式或球形储罐，所述液氢储罐(1)设有内胆及外胆，所述内胆和外胆之间设置真空夹层，所述内胆的外壁设置低温氢气管路缠绕的热辐射屏，并采用包扎多层绝热材料，所述多层绝热材料包括玻璃纤维纸和铝箔复合而成或玻璃微珠新型绝热材料。4.根据权利要求3所述的低温高压氢混合加注型加氢站，其特征在于，所述液氢储罐(1)上部可以设置G
‑
M型或脉冲管型低温制冷机，以实现液氢储罐内低温饱和氢气的再液化，实现液氢的零蒸发存储。5.根据权利要求1所述的低温高压氢混合加注型加氢站，其特征在于，所述的液氢增压泵(7)采用单级压缩或多级压缩的往复泵，往复泵可以是活塞泵或柱塞泵形式。6.根据权利要求2所述的低温高压氢混合加注型加氢站，其特征在于，所述蓄冷器(12)内部采用管壳式或板翅式换热结构形式。7.根据权利要求6所述的低温高压氢混合加注型加氢站，其特征在于，当所述蓄冷器(12)为管壳式时，管内侧为低温高压氢气，当流动为连续流时，可实现与所述第一常温高压
氢储罐(17)及/或所述第二常温高压氢储...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢秀娟，杨少柒，薛瑞，潘薇，龚领会，
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：