一种液氢储罐制造技术

本发明专利技术公开了一种液氢储罐，属于液氢储罐设备技术领域，所述液氢储罐为常压立式圆筒形双金属全容罐。所述液氢储罐的罐体包括由内到外依次设置的内罐、绝热层和外罐，其中，液氢储罐罐身的绝热层包括由内到外依次设置的第一真空绝热被层、液氮冷屏层和第一气凝胶层，第一真空绝热被层为填充有纤维的柔性腔体，腔体抽成真空；第一真空绝热被层固定设置在罐身的内罐的外壁上，液氮冷屏层固定设置在第一真空绝热被层上，第一气凝胶层填充在液氮冷屏层和罐身的外罐之间。本发明专利技术提供的液氢储罐无需承受真空，其日蒸发率可达0.13％/天，内外罐在现有材料的强度下能够实现且经济合理，从而使得该液氢储罐能够实现大型化，其容积可以达到10000m3。。。

【技术实现步骤摘要】
一种液氢储罐


[0001]本专利技术属于液氢储罐设备
，具体涉及一种液氢储罐。

技术介绍

[0002]液氢储罐是用于储存液态氢气的容器，是氢气从生产到利用过程的桥梁。氢气作为清洁、安全、高效以及可再生能源，是未来人类清洁能源利用最有效能源之一。当前全球正经历从化石能源向氢能等非化石能源过渡的第三次能源体系重大转换期，多国政府陆续推出氢能产业发展支持性政策，促使氢能产业链上下游企业和科研机构密切配合，推动以氢燃料电池汽车和分布式能源为主的氢能产业快速落地。液氢储存这种储氢技术作为氢气从生产到利用过程中的桥梁，因此安全、高效的储氢技术成为氢能应用的关键。而且随着氢能应用领域的扩大与普及，大规模储氢是未来的必然发展方向。
[0003]目前的储氢技术主要包括：高压压缩储氢技术、低温液态储氢技术以及化学储氢技术。衡量储氢技术的性能参数主要有体积储氢密度、质量储氢分数。根据美国能源局DOE提出的目标：储氢质量分数终极目标为7.5％，体积储氢密度为70kg/m3。低温液态储氢由于其储存密度大,在运输(特别是长距离运输)以及储存等方面具有极大优势。液氢的储存和运输是随着火箭及航天工程的发展而发展起来的，目前美国、俄罗斯、日本、法国都有用于火箭发射的大型液氢储罐：例如美国国家航空和航天局(NASA)使用罐体直径达到25米容积为3800m3的球型大罐来储存液氢；俄罗斯JSC深冷机械制造股份有限公司生产的火箭发射靶场1400m3液氢大型球罐；日本种子岛航天中心的液氢球罐容积为540m3。同时在欧美民用领域也建成了一定规模的氢液化工厂，并采用卧式圆筒形或立式圆筒形压力容器来储存液氢。我国低温液态储氢在航天工程中已有比较成熟的应用，通过引进国外技术建成了1.5吨/天的液氢装置，也具备了300m3及以下的固定式和移动式卧式圆筒形液氢储罐建造技术。
[0004]上述储氢技术所用液氢储罐分为两种，第一种是带压低温储罐(管内压力为0.1
‑
0.6MPa)，其中，带压低温储罐包括内罐和外罐，一般为立式或卧式，形状为圆筒形或者球形，内罐和外罐之间的夹层抽成真空，以实现绝热，这种液氢储存方式目前在欧美的航天以及民用领域已有比较成熟的应用，但是这种带压低温储罐由于受材料强度的限制以及夹层间的真空度的获取及维持难度高且费用大，一般只适合较低容积(如小于4000m3)的液氢储罐。第二种是常压低温储罐，其形状多为立式圆筒形拱顶罐，这种储罐也包括内罐和外罐，能够储存大容积的低温介质，例如目前国内液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)双金属全容罐最大做到了80000m3。但这种立式圆筒形双金属储罐无法承受全真空，因此对于液氢介质通常采用的高真空多层绝热或真空堆积绝热形式无法应用到此类型的大罐上。
[0005]因此，现在亟需一种大容量、能够满足液氢绝热需要且无需承受真空的常压液氢储罐。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种液氢储罐，该液氢储罐具有大容量和良好的绝热性能，并无需承受真空。
[0007]本专利技术的技术方案为：
[0008]本专利技术提供了一种液氢储罐，所述液氢储罐为常压立式圆筒形双金属全容罐，所述液氢储罐的罐体包括由内到外依次设置的内罐、绝热层和外罐，其中，
[0009]所述液氢储罐的罐身的所述绝热层包括由内到外依次设置的第一真空绝热被层、液氮冷屏层和第一气凝胶层，所述第一真空绝热被层为填充有纤维的柔性腔体，所述腔体抽成真空；所述第一真空绝热被层固定设置在所述罐身的所述内罐的外壁上，所述液氮冷屏层固定设置在所述第一真空绝热被层上，所述第一气凝胶层填充在所述液氮冷屏层和所述罐身的所述外罐之间。
[0010]进一步地，所述第一真空绝热被层的厚度为20
‑
75mm，所述第一真空绝热被层的腔体真空压力小于等于10
‑3Pa。
[0011]进一步地，所述第一真空绝热被层的腔体由如下任意一种材料制得：铝箔复合纤维布、高分子薄膜。
[0012]进一步地，所述液氮冷屏层包括冷屏板以及固定设置在所述冷屏板上的液氮管，所述冷屏板固定设置在所述第一真空绝热被层上，所述液氮管与所述第一气凝胶层接触。
[0013]进一步地，所述第一气凝胶层由如下至少一种气凝胶堆积获得：二氧化硅气凝胶、碳化物气凝胶；所述第一气凝胶层的厚度为800
‑
1000mm。
[0014]进一步地，所述液氢储罐的罐顶的所述绝热层包括由内到外依次设置的第二真空绝热被层和第二气凝胶层，所述第二真空绝热被层与所述罐顶的所述内罐连接，所述第二气凝胶层填充在所述罐顶的所述外罐和所述第二真空绝热被层之间；所述液氢储罐的罐底的所述绝热层包括玻璃钢。
[0015]进一步地，所述液氢储罐的顶部设置有入口管和出口管，所述入口管和所述出口管均包括第一内管以及密封套装在所述第一内管外的第一外管，所述第一内管和所述第一外管之间形成密封腔，所述密封腔为真空，所述第一内管和所述第一外管一端均依次插入所述外罐、所述绝热层和所述内罐进入所述内罐内。
[0016]进一步地，所述第一外管中部设置有波纹管补偿器。
[0017]进一步地，所述液氢储罐内的顶部设置有列管式仲正氢催化转化器，所述仲正氢催化转化器的管程换热管内设置有仲正氢转化催化剂，所述仲正氢催化转化器的管程入口与所述液氢储罐的所述入口管连通，所述仲正氢催化转化器的管程出口穿过所述液氢储罐的顶部与深冷冷箱入口连通，所述仲正氢催化转化器的壳程出口穿过所述液氢储罐的顶部与所述深冷冷箱入口连通。
[0018]进一步地，所述内罐和所述外罐之间填充有压力为15
‑
30KPa的氢气。
[0019]本专利技术的有益效果至少包括：
[0020]本专利技术提供了一种液氢储罐，该液氢储罐的罐体由内到外依次包括内罐、绝热层和外罐，其中液氢储罐的罐身的绝热层采用真空绝热被层、液氮冷屏层和气凝胶层组合绝热方式，其中，真空绝热被层和气凝胶层可将绝大部分的气体对流传热消除，液氮冷屏层可将外部环境的绝大部分辐射热吸收并由液氮循环输送管带走，可以有效地阻断辐射传热，
从而使得该液氢储罐具有良好的绝热性能，经过计算，这种结构的液氢储罐日蒸发率可达0.13％/天。由于这种组合式的绝热结构以及常压储存，因此内罐和外罐之间不需要抽成真空，使得内外罐在现有材料的强度下能够实现且经济合理，从而使得该液氢储罐能够实现大型化，其容积可以达到10000m3。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例提供的一种液氢储罐的结构示意图；
[0022]图2为图1中液氢储罐罐身和罐底的结构示意图；
[0023]图3为液氮冷屏层的结构示意图；
[0024]图4为图3中A
‑
A处的剖面图；
[0025]图5为图1中出口管的结构示意图；
[0026]图6为图5的局部放大图；
[0027]图7为列管式仲正氢催化转化器的结构示意图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液氢储罐，所述液氢储罐为常压立式圆筒形双金属全容罐，所述液氢储罐的罐体包括由内到外依次设置的内罐、绝热层和外罐，其特征在于，所述液氢储罐的罐身的所述绝热层包括由内到外依次设置的第一真空绝热被层、液氮冷屏层和第一气凝胶层，所述第一真空绝热被层为填充有纤维的柔性腔体，所述腔体抽成真空；所述第一真空绝热被层固定设置在所述罐身的所述内罐的外壁上，所述液氮冷屏层固定设置在所述第一真空绝热被层上，所述第一气凝胶层填充在所述液氮冷屏层和所述罐身的所述外罐之间。2.根据权利要求1所述的一种液氢储罐，其特征在于，所述第一真空绝热被层的厚度为20
‑
75mm，所述第一真空绝热被层的腔体真空压力小于等于10
‑3Pa。3.根据权利要求1所述的一种液氢储罐，其特征在于，所述第一真空绝热被层的腔体由如下任意一种材料制得：铝箔复合纤维布、高分子薄膜。4.根据权利要求1所述的一种液氢储罐，其特征在于，所述液氮冷屏层包括冷屏板以及固定设置在所述冷屏板上的液氮管，所述冷屏板固定设置在所述第一真空绝热被层上，所述液氮管与所述第一气凝胶层接触。5.根据权利要求1所述的一种液氢储罐，其特征在于，所述第一气凝胶层由如下至少一种气凝胶堆积制得：二氧化硅气凝胶、碳化物气凝胶；所述第一气凝胶层的厚度为800
‑
1000mm。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋小文，唐辉永，刘博，高贤，张金伟，程伟，龙臻，刘佳，杜宇，林畅，安小霞，赵栓柱，
申请(专利权)人：中国寰球工程有限公司，
类型：发明
国别省市：