一种高效混合储氢系统的制作方法
本发明涉及氢气储存，具体涉及一种高效混合储氢系统。
背景技术：
1、氢能作为公认的低碳和零碳能源正在脱颖而出。作为一种清洁能源，氢能具有高比例压缩、大规模储存、能量无衰减、来源广泛等特性，可有效降低化石能源比重，提高清洁发展水平，因此，发展氢能是构建“多能互补”能源供应体系的重要载体。利用氢能驱动航空、航海、陆运及载具，可大幅降低碳排放量，是实现能源转型升级的重要方式。
2、中国专利号cn217130953u提供一种固态储氢系统，包括：储氢器，其中部向内凹陷形成容纳腔；温度控制件，包括伸入容纳腔内的第一子温度件和包裹在至少部分储氢器上的第二子温度件，第一子温度件和第二子温度件被配置为对储氢器进行加热或者冷却；真空件，能够与储氢器连通以对储氢器抽真空；充氢系统，能够与储氢器连通以向储氢器内充入氢气。本实用新型公开的固态储氢系统的伸入容纳腔内的第一子温度件和包裹在至少部分储氢器上的第二子温度件能够对储氢器进行快速降温或者升温，增加了储氢器的活化速度，使得储氢器被完全活化，进而使得储氢器尽可能多的存储氢气，节省了大量的人力和时间。
3、固态储氢相对于高压气态和液态储氢，储氢容量高，不需要高压或者隔热容器，而且没有爆炸危险，但固态储氢系统在氢气充注时会产生额外的热量，而进行供氢时则需要外部输入热量，因此，亟需设计一种高效混合储氢系统解决上述问题。
技术实现思路
1、为此，本发明提供一种高效混合储氢系统，以解决现有技术中的上述问题。
2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、根据本发明的第一方面，一种高效混合储氢系统，包括35mpa高压单元、固态储氢气路单元、燃料电池、固态储氢单元、热交换器、固态储氢水路单元、燃料电池水路单元，所述固态储氢气路单元通过管道分别与35mpa高压单元、固态储氢单元、燃料电池相互连通，所述固态储氢单元通过管道分别与固态储氢水路单元、热交换器相互连通，所述燃料电池通过管道分别与燃料电池水路单元、热交换器相互连通，
4、所述35mpa高压单元通过加氢枪给高压气瓶充氢，并通过固态储氢气路单元减低氢气的压力，
5、所述固态储氢气路单元用于使得连通35mpa高压单元、固态储氢单元，并且固态储氢气路单元对氢气进行减压处理，
6、所述燃料电池包括燃料电池，所述燃料电池在燃料电池工作时能够将产生的热量交换一些到固态储氢水路单元，给固态储氢单元提供热量，
7、所述固态储氢单元通过物理或者化学吸附的方式将氢气存储于固态储氢材料介质中。
8、所述热交换器用于固态储氢单元与燃料电池、燃料电池水路单元之间交换热量，满足固态储氢单元放氢时的热量需求，
9、所述固态储氢水路单元在燃料电池工作时对储氢装置进行加热，在加氢时对储氢装置进行降温处理，
10、所述燃料电池水路单元用于对燃料电池进行降温处理，将燃料电池运行产生的热量传导至热交换器中。
11、进一步地，所述35mpa高压单元布设在加氢站中，且35mpa高压单元末端接35mpa加氢枪。
12、进一步地，所述35mpa高压单元由两个集中排放口气路、一个加氢口气路及固态放氢气路构成，且加氢口气路由加氢管道、过滤器、止回阀构成，所述集中排放口气路有四条气路，每条所述气路均由限流阀、手动截止阀、电磁阀、气瓶、prd及集中排放口构成，且限流阀、手动截止阀、电磁阀、气瓶、prd及集中排放口依次通过管道连接在一起，所述手动截止阀与气瓶之间设有prd，所述电磁阀与气瓶之间安装有温度传感器，所述固态放氢气路由过滤器、电磁阀、调节阀、管道安全阀、止回阀、集中排放口构成，且固态放氢气路由过滤器、电磁阀、调节阀、管道安全阀、止回阀、集中排放口依次通过管道连接在一起，所述固态放氢气路还包括手动截止阀、单向阀构成的燃料电池供氢气路，所述加氢口气路中的止回阀通过管道与集中排放口气路的限流阀、固态放氢气路的过滤器连接在一起。
13、进一步地，所述固态储氢气路单元包括高压单元放氢气路，所述高压单元放氢气路由放氢管路、压力表、压力变送器构成，且压力表、压力变送器安装在放氢管路上，所述放氢管路上还设有泄压阀，所述放氢管路一端与固态放氢气路上的止回阀连接在一起，所述固态放氢气路中的过滤器通过手动截止阀、高压电磁阀和减压阀与放氢管路中的泄压阀连接在一起，所述放氢管路中的泄压阀还通过单向阀与燃料电池连接在一起，所述放氢管路还通过手动截止阀、低压电磁阀和供氢减压阀、单向阀与燃料电池连接在一起。
14、进一步地，所述固态储氢水路单元通过流量传感器、温度传感器、水压传感器对固态储氢单元进行监测，所述固态储氢水路单元通过供水管路与固态储氢单元连接在一起，所述供水管路包括手动关断阀一、变频水泵、手动关断阀二、冷水机、手动关断阀三、水压传感器、温度传感器，且手动关断阀一、变频水泵、手动关断阀二、冷水机、手动关断阀三、水压传感器、温度传感器依次通过管道连接在一起，所述供水管路上还设有膨胀罐，所述供水管路中的变频水泵通过手动关断阀与热交换器连接在一起，所述热交换器通过手动关断阀与供水管路中的水压传感器连接在一起。
15、进一步地，所述燃料电池水路单元包括热交换器-燃料电池管路进水管路、热交换器-燃料电池管路回水管路，所述热交换器-燃料电池管路进水管路包括膨胀罐、水泵、节温控制阀，且膨胀罐、水泵、节温控制阀依次通过管道连接在一起，所述热交换器-燃料电池管路进水管路上还安装有水泵、膨胀罐之间的温度传感器，所述热交换器-燃料电池管路回水管路包括散热器、去离子器，所述热交换器-燃料电池管路进水管路上的节温控制阀还连接在热交换器-燃料电池管路回水管路散热器、去离子器之间。
16、进一步地，所述固态储氢气路单元放氢优先使用固态储氢气体，且其通过一号或二号两种方案实现氢气放出。
17、进一步地，所述一号放氢方案如下：设置压力差：将“固态储氢气路单元与低压电磁阀、供氢减压阀”的减压阀压力设置较高一些，将35mpa高压单元中调节阀的压力设置较低一些，相差0.1mpa左右，确保固态储氢优先使用，这样在控制上相对比较简单些。
18、进一步地，所述二号放氢方案如下：检测固态储氢传感器压力，压力值满足要求(1mpa左右)，即打开“固态储氢气路单元与低压电磁阀、供氢减压阀”中的电磁阀，使用固态储氢供氢，如不满足(比如冷启动阶段水温没有上升；或者固态储氢瓶气体放完了)，则通过hcu发送指令给电磁阀切换至高压气瓶供氢。
19、本发明具有如下优点：(1)本发明通过高压气瓶和固态合金储氢混合存储氢气，可以扩大混合储氢系统的供氢量调节范围以及降低对安装空间的依赖性，提升混合储氢系统的应用潜力，能够有效规避单一高压气态储氢或单一固态储氢的缺陷；(2)本发明通过固态储氢气路单元确保固态储氢优先使用，简化了储氢系统的控制线路，在控制上相对比较简单些，方便工人操作该储氢系统放氢或者加氢；(3)本发明通过燃料电池水路单元，燃料电池水路单元可以对燃料电池进行降温处理，而后将燃料电池运行产生的热量传导至热交换器中，随后通过固态储氢水路单元传导给固态储氢单元，方便固态储氢单元放氢，实现了对热量的回收，有利于降低对资源的浪费。
技术特征：
1.一种高效混合储氢系统，包括35mpa高压单元、固态储氢气路单元、燃料电池、固态储氢单元、热交换器、固态储氢水路单元、燃料电池水路单元，其特征在于，所述固态储氢气路单元通过管道分别与35mpa高压单元、固态储氢单元、燃料电池相互连通，所述固态储氢单元通过管道分别与固态储氢水路单元、热交换器相互连通，所述燃料电池通过管道分别与燃料电池水路单元、热交换器相互连通，
2.根据权利要求1所述的一种高效混合储氢系统，其特征在于，所述35mpa高压单元布设在加氢站中，且35mpa高压单元末端接35mpa加氢枪。
3.根据权利要求1所述的一种高效混合储氢系统，其特征在于，所述35mpa高压单元由两个集中排放口气路、一个加氢口气路及固态放氢气路构成，且加氢口气路由加氢管道、过滤器、止回阀构成，所述集中排放口气路有四条气路，每条所述气路均由限流阀、手动截止阀、电磁阀、气瓶、prd及集中排放口构成，且限流阀、手动截止阀、电磁阀、气瓶、prd及集中排放口依次通过管道连接在一起，所述手动截止阀与气瓶之间设有prd，所述电磁阀与气瓶之间安装有温度传感器，所述固态放氢气路由过滤器、电磁阀、调节阀、管道安全阀、止回阀、集中排放口构成，且固态放氢气路由过滤器、电磁阀、调节阀、管道安全阀、止回阀、集中排放口依次通过管道连接在一起，所述固态放氢气路还包括手动截止阀、单向阀构成的燃料电池供氢气路，所述加氢口气路中的止回阀通过管道与集中排放口气路的限流阀、固态放氢气路的过滤器连接在一起。
4.根据权利要求3所述的一种高效混合储氢系统，其特征在于，所述固态储氢气路单元包括高压单元放氢气路，所述高压单元放氢气路由放氢管路、压力表、压力变送器构成，且压力表、压力变送器安装在放氢管路上，所述放氢管路上还设有泄压阀，所述放氢管路一端与固态放氢气路上的止回阀连接在一起，所述固态放氢气路中的过滤器通过手动截止阀、高压电磁阀和减压阀与放氢管路中的泄压阀连接在一起，所述放氢管路中的泄压阀还通过单向阀与燃料电池连接在一起，所述放氢管路还通过手动截止阀、低压电磁阀和供氢减压阀、单向阀与燃料电池连接在一起。
5.根据权利要求4所述的一种高效混合储氢系统，其特征在于，所述固态储氢水路单元通过流量传感器、温度传感器、水压传感器对固态储氢单元进行监测，所述固态储氢水路单元通过供水管路与固态储氢单元连接在一起，所述供水管路包括手动关断阀一、变频水泵、手动关断阀二、冷水机、手动关断阀三、水压传感器、温度传感器，且手动关断阀一、变频水泵、手动关断阀二、冷水机、手动关断阀三、水压传感器、温度传感器依次通过管道连接在一起，所述供水管路上还设有膨胀罐，所述供水管路中的变频水泵通过手动关断阀与热交换器连接在一起，所述热交换器通过手动关断阀与供水管路中的水压传感器连接在一起。
6.根据权利要求5所述的一种高效混合储氢系统，其特征在于，所述燃料电池水路单元包括热交换器-燃料电池管路进水管路、热交换器-燃料电池管路回水管路，所述热交换器-燃料电池管路进水管路包括膨胀罐、水泵、节温控制阀，且膨胀罐、水泵、节温控制阀依次通过管道连接在一起，所述热交换器-燃料电池管路进水管路上还安装有水泵、膨胀罐之间的温度传感器，所述热交换器-燃料电池管路回水管路包括散热器、去离子器，所述热交换器-燃料电池管路进水管路上的节温控制阀还连接在热交换器-燃料电池管路回水管路散热器、去离子器之间。
7.根据权利要求1所述的一种高效混合储氢系统，其特征在于，所述固态储氢气路单元放氢优先使用固态储氢气体，且其通过一号或二号两种方案实现氢气放出。
8.根据权利要求7所述的一种高效混合储氢系统，其特征在于，所述一号放氢方案如下：设置压力差：将“固态储氢气路单元与低压电磁阀、供氢减压阀”的减压阀压力设置较高一些，将35mpa高压单元中调节阀的压力设置较低一些，相差0.1mpa左右，确保固态储氢优先使用，这样在控制上相对比较简单些。
9.根据权利要求7所述的一种高效混合储氢系统，其特征在于，所述二号放氢方案如下：检测固态储氢传感器压力，压力值满足要求1mpa左右，即打开“固态储氢气路单元与低压电磁阀、供氢减压阀”中的电磁阀，使用固态储氢供氢，如不满足，则通过hcu发送指令给电磁阀切换至高压气瓶供氢。
技术总结
本发明公开了一种高效混合储氢系统，包括35MPa高压单元、固态储氢气路单元、燃料电池、固态储氢单元、热交换器、固态储氢水路单元、燃料电池水路单元，所述固态储氢气路单元通过管道分别与35MPa高压单元、固态储氢单元、燃料电池相互连通，所述固态储氢单元通过管道分别与固态储氢水路单元、热交换器相互连通，所述燃料电池通过管道分别与燃料电池水路单元、热交换器相互连通；本发明通过高压气瓶和固态合金储氢混合存储氢气，可以扩大混合储氢系统的供氢量调节范围以及降低对安装空间的依赖性，提升混合储氢系统的应用潜力，能够有效规避单一高压气态储氢或单一固态储氢的缺陷。
技术研发人员：祝捷,钟寿军,郭金林,黄志宏,刘峰林,程伦,金凯,任学亮
受保护的技术使用者：北京华清大运氢能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23