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能够控制高压氢气快充温升的储氢气瓶及方法技术

技术编号:9432676 阅读:113 留言:0更新日期:2013-12-11 23:15
本发明专利技术涉及高压氢气快充温升的控制技术,旨在提供一种能够控制高压氢气快充温升的储氢气瓶及方法。该储氢气瓶的内胆以金属铝制成,外侧包裹碳纤维复合材料层;在内胆中放置了螺旋状的铝带作为填充物,该填充物具备弹性且其外缘与内胆的内壁保持接触。本发明专利技术中通过在储氢气瓶内填充蓄热材料,主动控制温度升高,可以满足降温要求;避免使用预冷系统,节省不必要的额外投资及能源消耗,经济性好;蓄热材料结构简单,填充方便;根据不同地区的全年最高气温,可以填充不同的蓄热材料,可调节性强。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及高压氢气快充温升的控制技术,旨在提供一种。该储氢气瓶的内胆以金属铝制成,外侧包裹碳纤维复合材料层;在内胆中放置了螺旋状的铝带作为填充物,该填充物具备弹性且其外缘与内胆的内壁保持接触。本专利技术中通过在储氢气瓶内填充蓄热材料,主动控制温度升高,可以满足降温要求;避免使用预冷系统,节省不必要的额外投资及能源消耗,经济性好;蓄热材料结构简单,填充方便;根据不同地区的全年最高气温,可以填充不同的蓄热材料,可调节性强。【专利说明】
本专利技术涉及一种高压氢气快充温升的控制技术,更具体是说,涉及基于强化换热和增加热容的。
技术介绍
氢燃料电池汽车以其清洁、能量利用率高和无温室气体排放等优点被广泛视为解决能源、环境问题的下一代机动车。高压气态储氢由于具有结构简单、质量储氢密度高、充装和排放速度快等突出优点成为占主导地位的车载储氢方式。为提高燃料电池车的续驶里程(500km),采用70MPa的高压气态储氢成为一种趋势。此外,为了使氢燃料电池汽车商业可行,通常将燃料加注时间限定为3-5min。然而,对于70MPa储氢气瓶,快速充装过程中,由于气体压缩效应等因素会使气瓶各部位的温度骤升,如温度超过85°C便很可能造成储氢气瓶外层碳纤维复合材料剥离失效,进而影响车载储氢系统的安全。因此往往需要采用一些方法来控制氢气高压快充的温度升高。对氢气进行预冷,即在加注枪上游设置低温预冷装置,是最直接并且最常用的方法,但是预冷系统需要大量的固定设备及额外的能量消耗,这部分投资及能量消耗很大程度上降低了车载高压储氢的经济性。此外,环境温度比较低时,例如冬天,快充结束后,储氢气瓶内的最高温度甚至低于85°C,不需要控制温升,此时预冷装置的经济性和实用性进一步下降。 然而,目前国内外已有的加氢站及氢气高压快充实验均使用预冷系统,尚无采用其他温升控制方法,避免预冷系统的报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是,克服现有技术中的不足,提供一种。为解决技术问题,本专利技术的解决方案是:提供一种能够控制高压氢气快充温升的储氢气瓶,其内胆以金属铝制成,外侧包裹碳纤维复合材料层;在内胆中放置了螺旋状的铝带作为填充物,该填充物具备弹性且其外缘与内胆的内壁保持接触。所述填充铝的质量mA1按如下公式计算获得:【权利要求】1.能够控制高压氢气快充温升的储氢气瓶,其内胆以金属铝制成,外侧包裹碳纤维复合材料层;其特征在于,在内胆中放置了螺旋状的铝带作为填充物,该填充物具备弹性且其外缘与内胆的内壁保持接触; 所述螺旋状的铝带的质量mA1按如下公式计算获得: 2.一种能够控制储氢气瓶高压氢气快充温升的方法,其特征在于,使用内胆以金属铝制成、外侧包裹碳纤维复合材料层的储氢气瓶用于充入高压氢气;该方法具体包括以下步骤: (O获取加注要求、储氢 气瓶中氢气的初始状态参数及环境参数,包括:cH2:氢气的热容;cA1:招的热容;mH2:储氧气瓶额定充装质量;mA1:填充招的质量;PH2:储氧气瓶内初始压力;P:储氣气瓶额定充装压力;tamb:环境温度;tamb,M:当地全年最闻环境温度;tH2:储氣气瓶内氢气的温度;tH2,M:储氢气瓶内氢气的最高温度;tA1:填充铝的平均温度;At:氢气温升值;T:加注时间'N:储氢气瓶的容积;P Η2:氢气的密度; (2)对于确定的加注时间Τ、储氢气瓶初始充装压力Ph2及额定充装压力P,快充时产生的热量一定,氢气温升值At不随环境温度tamb的变化而变化;则根据已知充装过程,计算得氢气温升值At: Δ t=tH2-tamb(I) (3)所需填充物的质量按环境温度达到最高计算,此时,快充结束后,储氢气瓶内氢气的温度最闻,为最危险情况;对应情况下,储氢!气瓶内能被接受:的氢!气的最闻温度tH2,M: tH2, M-A t+tamb, M(2) (4)根据能量守恒定律,计算填充铝的质量mA1:cH2mH2 A t-cH2mH2 (tH2,M_85) -cA1mA1 (85-tamb, M)(3 ) (5)向储氢气瓶的内胆中放入螺旋状铝带作为填充物,该填充物具备弹性且其外缘与内胆的内壁保持接触。【文档编号】G05D23/01GK103438349SQ201310360170【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月18日 优先权日:2013年8月18日 【专利技术者】赵永志, 李静媛, 花争立, 刘骁, 周池楼, 郑津洋 申请人:浙江大学本文档来自技高网
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【技术保护点】
能够控制高压氢气快充温升的储氢气瓶,其内胆以金属铝制成,外侧包裹碳纤维复合材料层;其特征在于,在内胆中放置了螺旋状的铝带作为填充物,该填充物具备弹性且其外缘与内胆的内壁保持接触;所述螺旋状的铝带的质量mAl按如下公式计算获得:Δt=tH2?tamb??????????????????????????????????????????????????(1)tH2,M=Δt+tamb,M???????????????????????????????????????????????(2)cH2mH2Δt=cH2mH2(tH2,M?85)=cAlmAl(85?tamb,M)?????????(3)式中,Δt:氢气温升值;tH2:储氢气瓶内氢气的温度;tamb:环境温度;tH2,M:储氢气瓶内氢气的最高温度;tamb,M:当地全年最高环境温度;cH2:氢气的热容;mH2:储氢气瓶额定充装质量;cAl:铝的热容;mAl:填充铝的质量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:赵永志李静媛花争立刘骁周池楼郑津洋
申请(专利权)人:浙江大学
类型:发明
国别省市:

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