本申请涉及增加天然气罐的存储容量的方法。一种增加天然气（NG）罐的容量的方法。该方法包括选择带有约3000或3600psi的工作压力额定值的容器。容器内有NG吸附剂。容器具有最大填充容量。该方法还包括在用来自压力大于3600psi的填充源的NG填充该容器期间用焦耳-托马森（Joule-Thomson）冷却来冷却该吸附剂。该容器以填充速率被填充到最大填充容量以防止吸附剂的体积温度上升到比环境温度之上约5还多。在填充期间从罐的传热率小于来自NG的压缩和吸附的加热率。NG吸附剂吸附的NG的量比在高于环境温度至少5的温度下所吸附的更高。
【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用 本申请要求2013年3月28日提交的美国临时专利申请61/806，170的权益，其通过引用全文并入。
技术介绍
压力容器，例如气体存储容器和液压蓄能器可被用于容纳压力下的流体。可期望具有相当薄的壁和低重量的压力容器。例如，在车辆燃料箱中，相当薄的壁允许对可用空间的更高效的使用，并且相当低的重量允许车辆运动的能量效率更大。
技术实现思路
本公开的示例包括用于。一个示例方法包括选择带有约3600psi的工作压力额定值的容器，该容器要被用天然气填充到高达约3600psi的满罐压力。天然气吸附剂被包含在该容器内。其中包含有吸附剂的该容器具有最大填充容量。该示例方法还包括在用来自压力大于3600psi的填充源的天然气填充该容器期间用焦耳-托马森(Joule-Thomson)冷却来冷却该吸附剂。该容器以填充速率被填充到最大填充容量以防止吸附剂的体积温度上升到比环境温度高多于约5?C。在填充期间从罐的传热率小于来自天然气的压缩和吸附的加热率。天然气吸附剂吸附的天然气的量比在环境温度之上5 yC更高的温度下所吸附的量更高。 本申请还提供了如下方案:方案1.一种用于，该方法包括:选择具有工作压力额定值为约3000psi或3600psi的容器，该容器分别要被用天然气填充到最高为约3000psi或3600psi的满罐压力，其中该容器具有设置在其内的天然气吸附剂并且具有该吸附剂的该容器具有最大填充容量；在用来自压力大于3000psi或3600psi的填充源的天然气填充该容器期间通过焦耳一托马森冷却冷却该吸附剂；以及以防止吸附剂的体积温度上升到比环境温度之上约5 eC更多的整体填充速率填充该容器到所述最大填充容量；其中，在填充期间从罐的传热率小于来自天然气的压缩和吸附的加热率；其中天然气吸附剂吸附的天然气的量比在环境温度之上5 %」更高的温度下吸附剂所吸附的量更高； 以及其中所述整体填充速率是最大填充容量除以将容器填充到最大填充容量的总时间。 方案2.如方案I所述的方法，其中通过焦耳一托马森冷却冷却所述吸附剂包括以第一填充速率范围使一定量的天然气绝热地穿过与容器流体连接的有效小孔，在天然气已经被冷却后暂停再添加燃料以允许由焦耳一托马森冷却所冷却的一定量的天然气冷却吸附剂，随后以第二填充速率范围恢复再添加燃料以在吸附剂达到比在环境温度之上5:1:更高的温度之前达到最大填充容量。 方案3.如方案I所述的方法，其中由焦耳一托马森冷却冷却吸附剂包括以第一填充速率范围使一定量的天然气穿过与容器流体连接的有效小孔，其中第一填充速率范围使吸附剂在横跨该有效小孔的焦耳一托马森效应结束之前冷却预定温度降低，随后以第二填充速率范围继续再添加燃料以在吸附剂达到比环境温度之上5:€更高的温度之前达到最大填充容量。 方案4.如方案I所述的方法，其中安装在车辆上的阀控制天然气流进入所述容器的速率，并且安装在所述车辆上的电子控制单元控制所述阀。 方案5.如方案I所述的方法，其中天然气吸附剂是具有高多孔性的高表面面积材料。 方案6.如方案5所述的方法，其中天然气吸附剂选自由碳、多孔聚合物网、金属有机骨架、沸石、和它们的组合所组成的组。 方案7.如方案5所述的方法，其中天然气吸附剂对天然气中除甲烷之外的至少一些成分是惰性的。 方案8.如方案I所述的方法，其中天然气吸附剂具有范围从约0.lg/cc到约 0.9g/cc的密度。 方案9.如方案I所述的方法，其中该容器由高强度铝合金或高强度低合金(HSLA)钢制成。 方案10.如方案9所述的方法，其中高强度铝合金是国际合金命名系统中的7000系列招合金。 方案11.如方案9所述的方法，其中HSLA钢包括ASTM国际A572-50、A516-70、或者 A588。 【附图说明】 通过参考下面的具体描述和附图可易于理解本公开的示例的特征和优点，在附图中，同样的附图标记对应尽管可能不完全一样、但相似的部件。简要起见，具有之前描述过的功能的附图标记或特征在它们所出现的其它附图中可能被描述或可能不被描述。 图1是根据本公开的高于天然气罐的示例的横截面、半示意视图；图2车辆中的天然气燃料系统的示例的半示意视图；图3是说明了在孔处的压力流和温度变化的示例简图；图4是说明了温度相对于天然气填充时间的曲线图；图5是描绘了根据本公开的方法用于天然气填充罐并通过焦耳一托马森冷却冷却吸附剂的曲线图；图6是描述根据本公开的在暂停天然气传输以用焦耳一托马森冷却冷却吸附剂、之后快速地填充罐的另一曲线图；图7是描述根据本公开的在两个填充阶段传输天然气以用焦耳一托马森冷却冷却吸附剂的又一曲线图。 【具体实施方式】 天然气车辆装配由车载存储罐。吸附剂天然气(ANG)存储罐通常被设计为低压系统。在这种低压系统的示例中，在约725psi (约50巴)，包含填充有合适量的碳吸附剂的 0.1 m3 (即，100L)天然气罐的车辆——该吸附剂具有约1000仏的BET表面积，0.5 g:?n3的体积密度，和0.13g/g的总吸附——被预期具有约2.85GGE (加仑汽油当量)(可行驶约85英里的里程)，假设30mpg。 不过，这里的示例公开了 ANG高压系统。这些高压系统可具有范围从约200巴(约2901psi )到约300巴(约4351psi )的工作压力额定值，或从约20684kPa(~207ba/3000psi )到约24821kPa (~248巴/3600psi)的工作压力额定值。 在添加燃料期间，高压系统存储罐的容器被设计为一直填充直到该罐达到了指定工作额定范围内的压力。 在本文公开的示例中，该罐的容器是额定用于高压，并且ANG罐内的吸附剂，在罐被根据本方法的示例填充时，增加了存储容量以使得该罐能够存储和运送用于期望车辆操作的足够量的天然气。 不过，在实现了本文公开的方法的示例的优点之前，应该预料到在用于高压应用的天然气罐内包含吸附剂应该是一个缺点。例如，包括在0.1 m3 (即，100L)的天然气罐内，具有约1000為的BET表面积，0.5 的体积密度，和在约3600psi(约248巴)下填满(不利用本方法的示例)的碳吸附剂可通常产生约0.3g/g的总吸附，预期约6.6GGE (能行驶约197英里的里程)，假设30mpg。作为比较，在250巴下填满的没有吸附剂的100L的压缩天然气(CNG)罐应该有约8.3GGE (用于约250英里的里程)，假设30mpg。因此，在不使用本公开的方法的情况下，带有吸附剂的罐应该预期比没有吸附剂的同样的100L的罐少约1.7GGE。 相比之下，本方法的示例可有利地被用于在高压燃料加注站填满ANG罐(例如，零售或车队燃料加注站)，而没有罐存储容量的有害损失。 另外，在本方法的一些示例中，取决于所选的吸附剂，应该领会到在250巴下有吸附剂的情况下获得比在250巴下CNG罐(没有吸附剂)更好的性能/更高的存储容量也在本公开的范围内。 专利技术人相信，在本文公开的示例中的吸附剂量的吸附效果足够高以补偿由于占据容器内的容积的吸附剂的骨架所引起的存储容量的损失。对于相同的温度和压力，被吸附相的密度大于气体相的密度。因此，吸附剂将维持或本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于增加天然气罐的存储容量的方法，该方法包括： 选择具有工作压力额定值为约3000psi或3600psi的容器，该容器分别要被用天然气填充到最高为约3000psi或3600psi的满罐压力，其中该容器具有设置在其内的天然气吸附剂并且具有该吸附剂的该容器具有最大填充容量； 在用来自压力大于3000psi或3600psi的填充源的天然气填充该容器期间通过焦耳－托马森冷却冷却该吸附剂；以及以防止吸附剂的体积温度上升到比环境温度之上约5更多的整体填充速率填充该容器到所述最大填充容量；其中，在填充期间从罐的传热率小于来自天然气的压缩和吸附的加热率；其中天然气吸附剂吸附的天然气的量比在环境温度之上5更高的温度下吸附剂所吸附的量更高；以及其中所述整体填充速率是最大填充容量除以将容器填充到最大填充容量的总时间。
【技术特征摘要】
2013.03.28 US 61/806170;2014.03.24 US 14/2231631.一种用于增加天然气罐的存储容量的方法，该方法包括: 选择具有工作压力额定值为约3000psi或3600psi的容器，该容器分别要被用天然气填充到最高为约3000psi或3600psi的满罐压力，其中该容器具有设置在其内的天然气吸附剂并且具有该吸附剂的该容器具有最大填充容量； 在用来自压力大于3000psi或3600psi的填充源的天然气填充该容器期间通过焦耳一托马森冷却冷却该吸附剂；以及 以防止吸附剂的体积温度上升到比环境温度之上约5yC更多的整体填充速率填充该容器到所述最大填充容量； 其中，在填充期间从罐的传热率小于来自天然气的压缩和吸附的加热率； 其中天然气吸附剂吸附的天然气的量比在环境温度之上5:1C更高的温度下吸附剂所吸附的量更高； 以及其中所述整体填充速率是最大填充容量除以将容器填充到最大填充容量的总时间。2.如权利要求1所述的方法，其中通过焦耳一托马森冷却冷却所述吸附剂包括以第一填充速率范围使一定量的天然气绝热地穿过与容器流体连接的有效小孔，在天然气已经被冷却后暂停再添加燃料以允许由焦耳一托马森冷却所冷...
【专利技术属性】
技术研发人员：AM戴利，AT莫雷尔斯，MH阿布德埃尔哈米德，M蔡，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。