有源式液氢车载储存系统及运输工具技术方案

本发明专利技术属于绿色新能源技术领域，公开了一种有源式液氢车载储存系统，该有源式液氢车载储存系统包括液氢储罐、隔热单元和冷凝单元，液氢储罐用于储存液态氢且液氢储罐内留有第一蒸发空间，隔热单元围设在液氢储罐的外侧，用于隔阻环境中的热量进入液氢储罐，冷凝单元包括液化罩和制冷系统，液化罩和制冷系统中的冷头均设置在液氢储罐内，冷头用于对液化罩降温，使液氢储罐内蒸发的气态氢能够在液化罩上冷凝为液态氢，该有源式液氢车载储存系统实现了被动式隔热和主动式隔热相结合的效果，延长了液态氢的储存时间，并且降低了液态氢由于蒸发导致的损失率。发导致的损失率。发导致的损失率。

【技术实现步骤摘要】
有源式液氢车载储存系统及运输工具


[0001]本专利技术涉及绿色新能源
，尤其涉及一种有源式液氢车载储存系统及运输工具。

技术介绍

[0002]氢作为一种绿色清洁能源，其使用与运输越来越受到人们的重视并投入力量深入开发与研究，由于氢气的单位体积能量密度非常低(常压下仅为0.084kg/m3),而在同样的压力下，液氢的能量密度是氢气的840倍，因此，液氢的使用与运输是氢能源利用的研究重点。
[0003]人们日常使用液氢的环境温度通常在300K(27摄氏度)左右，而液氢的自身温度在20K左右，使用液氢的环境温度与液氢的自身温度之间存在着巨大温差，这就意味着如果没有有力的措施或装备支持，存储罐中的液氢将会很快蒸发，若存储罐的密封性较差，则蒸发的氢气很快就会损失掉，若存储罐的密封性很好，则存储罐内的压力将随着液氢的蒸发快速升高，使得存储罐面临爆破甚至燃烧等危险。
[0004]现有技术中，为了使存储罐内的液氢维持在液体状态，采用的方式是在存储罐外部设置隔热防护层，以隔阻环境中的热量进入存储罐，上述被动式隔热方式的隔热效果十分有限，因为存储罐内外的巨大温差(约280K左右)是一直存在的，这导致热辐射是很难被彻底隔阻掉的，因此，如何实现存储罐的主动式隔热是本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的在于提供一种有源式液氢车载储存系统，该有源式液氢车载储存系统能够实现液氢储罐被动式隔热和主动式隔热相结合的效果。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]有源式液氢车载储存系统，包括：
[0008]液氢储罐，液氢储罐用于储存液态氢，且液氢储罐内留有第一蒸发空间；
[0009]隔热单元，隔热单元围设在液氢储罐的外侧，隔热单元能够隔阻环境中的热量进入液氢储罐；
[0010]冷凝单元，冷凝单元包括液化罩和制冷系统，液化罩设置于液氢储罐内并位于液态氢的上方，制冷系统包括冷头，冷头设置于液氢储罐内，冷头用于对液化罩降温，使液氢储罐内蒸发的气态氢能够在液化罩上冷凝为液态氢。
[0011]可选地，有源式液氢车载储存系统还包括安全处理单元，安全处理单元包括反应箱和液氮储罐，反应箱设有排气口，液氮储罐用于储存液态氮，液氮储罐内留有第二蒸发空间，液氢储罐的顶部和液氮储罐的顶部均与反应箱连通，液氢储罐内蒸发的气态氢和液氮储罐内蒸发的气态氮能够在反应箱内反应生成氨气，氨气能够由排气口排出反应箱。
[0012]可选地，安全处理单元还包括安全管路和安全阀，液氢储罐的顶部与反应箱通过安全管路连通，安全阀设置于安全管路上，当液氢储罐内的气压值达到预设值时，安全阀打
开。
[0013]可选地，隔热单元包括真空外壳体，真空外壳体围设在液氢储罐的外侧，且真空外壳体与液氢储罐之间为真空腔。
[0014]可选地，隔热单元还包括缓冲件，缓冲件具有弹性，真空外壳体与液氢储罐通过缓冲件连接。
[0015]可选地，隔热单元还包括防热辐射屏，防热辐射屏围设在液氢储罐的外侧并置于真空腔内。
[0016]可选地，制冷系统还包括压缩机、散热器以及节流降压元件，压缩机和散热器均设置于液氢储罐外，压缩机、散热器、节流降压元件以及冷头通过连通管依次连通，连通管内流通有工作介质。
[0017]可选地，散热器为冷却水箱，冷却水箱用于吸收由压缩机排出的工作介质的热量。
[0018]本专利技术的另一个目的在于提供一种运输工具，该运输工具不仅实现了零排放的效果，其能源供给也较为稳定和可靠，使得该运输工具具有较高的安全性。
[0019]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0020]运输工具，包括动力系统以及上述的有源式液氢车载储存系统，液氢储罐与动力系统连通，液氢储罐用于向动力系统提供液态氢。
[0021]有益效果：
[0022]本专利技术提供的有源式液氢车载储存系统，液氢储罐内留有供液态氢蒸发的第一蒸发空间，并在液氢储罐内设置液化罩和制冷系统的冷头，液化罩位于液态氢的上方，冷头用于对液化罩降温，同时，在液氢储罐的外侧围设有隔热单元，隔热单元用于隔阻环境中的热量进入液氢储罐，使得环境中的一部分热量被隔热单元隔阻在液氢储罐之外，另一部分热量进入液氢储罐使液氢蒸发为气态氢，气态氢在液氢储罐内向上流动并在低温的液化罩上冷凝为液态氢再回流到液态氢中，由此实现了液氢储罐被动式隔热和主动式隔热相结合的效果，主动式隔热的设置吸收了被动式隔热未能隔档的热量，有效延长了液态氢的储存时间，并且降低了液态氢由于蒸发导致的损失率。
[0023]本专利技术提供的运输工具，采用上述的有源式液氢车载储存系统，液氢储罐向运输工具的动力系统提供液态氢作为动力源，实现了运输工具零排放效果，并且该液氢储罐存储液态氢的可靠性和稳定性较高，进而提高了运输工具能源供给的可靠性和稳定性，同时也提高了采用氢能源作为动力源的运输工具的安全性。
附图说明
[0024]图1是本实施例提供的采用有源式液氢车载储存系统的车辆的结构示意图。
[0025]图中：
[0026]10、车架；
[0027]100、液氢储罐；110、液态氢输出管；210、液化罩；211、折边；221、冷头；222、压缩机；310、反应箱；311、排气口；320、液氮储罐；321、液态氮补充口；322、气态氮泄压口；330、安全管路；331、安全阀；410、真空外壳体；421、第一真空腔；422、第二真空腔；430、防热辐射屏；441、第一缓冲件；442、第二缓冲件；450、MLI膜；500、高压密封口；510、真空抽吸阀；520、真空压力释放阀；530、注液管；540、液位指示器。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0029]在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0030]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0031]在本实施例的描述中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.有源式液氢车载储存系统，其特征在于，包括：液氢储罐(100)，所述液氢储罐(100)用于储存液态氢，且所述液氢储罐(100)内留有第一蒸发空间；隔热单元，所述隔热单元围设在所述液氢储罐(100)的外侧，所述隔热单元能够隔阻环境中的热量进入所述液氢储罐(100)；冷凝单元，所述冷凝单元包括液化罩(210)和制冷系统，所述液化罩(210)设置于所述液氢储罐(100)内并位于所述液态氢的上方，所述制冷系统包括冷头(221)，所述冷头(221)设置于所述液氢储罐(100)内，所述冷头(221)用于对所述液化罩(210)降温，使所述液氢储罐(100)内蒸发的气态氢能够在所述液化罩(210)上冷凝为液态氢。2.根据权利要求1所述的有源式液氢车载储存系统，其特征在于，所述有源式液氢车载储存系统还包括安全处理单元，所述安全处理单元包括反应箱(310)和液氮储罐(320)，所述反应箱(310)设有排气口(311)，所述液氮储罐(320)用于储存液态氮，所述液氮储罐(320)内留有第二蒸发空间，所述液氢储罐(100)的顶部和所述液氮储罐(320)的顶部均与所述反应箱(310)连通，所述液氢储罐(100)内蒸发的所述气态氢和所述液氮储罐(320)内蒸发的气态氮能够在所述反应箱(310)内反应生成氨气，所述氨气能够由所述排气口(311)排出所述反应箱(310)。3.根据权利要求2所述的有源式液氢车载储存系统，其特征在于，所述安全处理单元还包括安全管路(330)和安全阀(331)，所述液氢储罐(100)的顶部与所述反应箱(310)通过所述安全管路(330)连通，所述安全阀(331)设置于所述安全管路(330)上，...

【专利技术属性】
技术研发人员：付柏山，王琨，俞大鹏，潘娟，张振生，
申请(专利权)人：深圳国际量子研究院，
类型：发明
国别省市：