一种车载自增压低温液氢供气系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种车载自增压低温液氢供气系统，所述车载自增压低温液氢供气系统利用升压调节阀控制，当车载低温储罐的工作压力低于设定值时，所述升压调节阀自动开启将液氢一路引到空温式换热器中进行增压和另一路引到水浴式汽化器中进行增压；而当车载低温储罐的工作压力高于设定值时，所述升压调节阀自动关闭，解决不饱合气体增压且气体持续供应，最小程度减小安全隐患。

【技术实现步骤摘要】
一种车载自增压低温液氢供气系统
本技术属于车载储氢罐管路供气系统，尤其是一种车载自增压低温液氢供气系统。
技术介绍
氢是最轻的元素，可以气态、液态或固态的形式存在，目前高压氢气罐仍是主流存储方式，一般有35Mpa(代表车型：本田FCXClarity)和70Mpa(丰田FCHV-adv)，是由碳纤维复合材料组成的新型轻质耐压储氢容器：铝内胆外面缠绕碳纤维的材料。但是在有体积和重量限制的车载储氢技术中，受限于氢气本身的密度，其储氢量很难大幅度的提高。为了达到500公里的一次续航里程，采用70Mpa的储氢压力，其储氢系统要有125kg，体积要达到260L。而低温液态储氢具有较高的体积能量密度，常温、常压下液氢(LH2)的密度为气态氢(H2)的845倍,其体积能量密度比压缩储存要高好几倍,与同一体积的储氢容器相比，其储氢质量大幅度提高。若仅从质量和体积上考虑,液氢储存是一种极为理想的储氢方式，目前，低温液氢的保存主要采用低温液体储氢气瓶，运输采用低温槽车，它们都是采用高真空绝热结构。液氢储存工艺特别适宜于储存空间有限的运载场合,如航天飞机用的火箭发动机电堆、汽车发动机电堆和洲际飞行运输工具等。液氢供气系统在使用时若压力不满足使用要求可进行增压，增压过程是利用储氢气瓶中低温液体的重力，将低温液体引到储氢气瓶外的增压气化器，低温液体在增压气化器内进行热交换后气化成气体或气液混合体，回到低温储氢气瓶的气相空间。由于液化氢气的液气比较大，因此输出较少的液体会变成大量的蒸汽，从而使得气瓶的压力升高。车载低温储氢气瓶的压力一般在0.3MPa到1.6MPa，而加氢站的液体压力往往为了长期保存而将压力控制得比较低，因此若要满足车辆的使用要求，往往需要进行增压，否则不能满足正常使用要求。中国专利公开号CN204532588U公开了一种液化天然气的主动增压系统，该主动增压系统还包括主动增压管路，该主动增压管路一端与气瓶的气相空间连通，主动增压管路的另一端连接所述供液管路上且连接位置位于汽化器的下游，该主动增压管路上设置有气体增压泵，该气体增压泵的增压天然气入口和增压天然气出口串联在主动增压管路上，该增压天然气入口与供液管路连通，该气体增压泵的驱动气体入口连接汽车的刹车泵的出气口。所述主动增压管路上设置有减压阀，该减压阀位于气体增压泵的增压天然气入口的上游。该技术的技术方案中增压管路结构复杂，需要设置增压泵和减压阀。中国专利公开号CN104500971B公开了一种可自动增压的LNG车载气瓶系统，其结构为：LNG车载气瓶上设有压力传感器及压力变送器探测LNG车载气瓶内部压力；LNG车载气瓶的输出口至水浴式汽化器的进口之间通过增压输入管路连接有吸液泵，水浴式汽化器的出口通过增压输出管路至LNG车载气瓶内部，吸液泵由车载电源供电，吸液泵的控制电路上连接有压力传感器及压力变送器自动控制的开关；当LNG车载气瓶工作压力低于设定压力值时，压力传感器及压力变送器控制吸液泵开启，液体被吸出，进入水浴式汽化器变成气态，再进入缓冲罐，一部分气体可供给发动机工作，另一部分气体通过另一管路进入气瓶内部，以达到增压效果；反之，当LNG车载气瓶工作压力高于设定压力值时，压力传感器及压力变送器自动切断吸液泵的开关，使之关闭停止吸液。该专利技术的技术方案中，需要设置吸液泵，且气瓶压力下降到比较低的情况下增压效果不明显。上述两个专利公开都在液化天然气领域，通过液化天然气储气瓶连接于自动增压系统，但是也都存在增压管路系统在气瓶压力下降到比较低的情况下增压效果不明显，也造成了供气系统存在着安全系数低，实际应用起来非常不便。而在低温液氢领域还未有自增压管路的申请。基于上述原因，有必要研制出一种安全性能高、可自增压的车载低温液氢供气系统。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种车载自增压低温液氢供气系统，所述车载自增压低温液氢供气系统利用升压调节阀控制，当车载低温储罐的工作压力低于设定值时，所述升压调节阀自动开启将液氢一路引到空温式换热器中进行增压和另一路引到水浴式汽化器中进行增压；而当车载低温储罐的工作压力高于设定值时，所述升压调节阀自动关闭，解决不饱合气体增压且气体持续供应，最小程度减小安全隐患。为解决上述技术问题，本技术的技术方案是：一种车载自增压低温液氢供气系统，包括低温储氢气瓶，所述低温储氢气瓶具有内胆和外胆的双层容器，且所述内胆具有位于下部的用于盛装有液化氢气的液相空间、处于液相空间上部的气相空间，所述内胆顶部设置进液口和气相口、底部设置供液口和自增压出液口；所述进液口向内连通于所述低温储氢气瓶内部的喷淋管，向外连通于进液管路，所述进液管路设置低温进液接头和进液单向阀；所述供液口连通于所述液相空间，所述供液口向瓶外连通于供液管道依次连通于供液单向阀、截止阀、过流阀、水浴式汽化器、管路降压调节阀、缓冲罐、管路安全阀、电磁阀的出口连通于发动机电堆，构成供气管路；所述气相口与所述气相空间相连通，所述气相口向瓶外连通于放空管路，所述放空管路设置回气接头和放空阀；所述低温储罐具有主安全阀、副安全阀、储罐压力表，分别与所述低温储罐的内部气相空间相连通；所述低温储罐设有液位计量管路，由液位传感器、转换控制(变送器)、液位显示器组成，所述液位传感器设置于所述内胆，所述液位传感器根据所述内胆的液位高度产生一个相应的信号，并传送至所述转换控制器，再由所述转换控制器传送至所述液位显示器；所述低温储氢气瓶具有一抽真空口，所述内胆与所述外胆之间具有一容纳空间可被抽成高真空；其特征在于：还设有一个自增压管路，以用于液氢的升压过程，其结构为：其中所述自增压管路一端连通于所述液相空间，另一端连通于所述气相空间，所述自增压管路设置一升压调节阀，可以预设压力值；所述低温储氢气瓶设置压力变送器探测所述气相空间的压力，所述压力变送器连接于所述主安全阀和所述气相空间；所述自增压出液口至所述水浴式汽化器的进口之间通过增压管路依次连通于增压阀和升压调节阀，所述水浴式汽化器的出口通过增压管路至所述气相口；所述升压调节阀引出分支管线连通于换热装置，所述换热装置包括两组管线，一组管线连通于所述气相口；另一组管线通过经济阀连接于所述使用阀进入所述供气管路。其中当所述低温储氢气瓶工作压力低于设定压力值时，所述升压调节阀自动开启，液氢受重力被流出所述自增压出液口，依次流过所述增压阀和所述升压调节阀，所述升压调节阀被分为两路管线，一路经所述水浴式汽化器受热变为气态后再回到所述气相口；另一路经所述换热装置换热后，一部分气体再回到所述气相口，以达到增压效果；更进一步地，所述换热装置换热后的另一部分气体通过所述经济阀进入供气管路以供给发动机电堆工作，反之，当所述低温储氢气瓶工作压力高于设定压力值时，所述升压调节阀会自动切断开关关闭停止工作。在一个优选实施例中，所述自增压管路的一端与放空管路连接，通过放空管路与所述气相空间连通。在一个优选实施例中，所述换热装置为空温式换热器。在一个优选实施例中，所述使用阀、所述增压阀、所述放空阀为截止阀。在一个优选实施例中，所述车载自增压低温液氢供气系统还包括一温度传感器，所述温度传感器被设置于所述供气管路，所述温度传感器的一端连接于所述使用阀，另一端连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车载自增压低温液氢供气系统，包括低温储氢气瓶，所述低温储氢气瓶具有内胆和外胆的双层容器，且所述内胆具有位于下部的用于盛装有液化氢气的液相空间、处于液相空间上部的气相空间，所述内胆顶部设置进液口和气相口、底部设置供液口和自增压出液口；所述进液口向内连通于所述低温储氢气瓶内部的喷淋管，向外连通于进液管路，所述进液管路设置低温进液接头和进液单向阀；所述供液口连通于所述液相空间，所述供液口向瓶外连通于供液管道依次连通于供液单向阀、截止阀、过流阀、水浴式汽化器、管路降压调节阀、缓冲罐、管路安全阀、电磁阀的出口连通于发动机电堆，构成供气管路；所述气相口与所述气相空间相连通，所述气相口向瓶外连通于放空管路，所述放空管路设置回气接头和放空阀；所述低温储氢气瓶具有主安全阀、副安全阀、储罐压力表，分别与所述低温储氢气瓶的内部气相空间相连通；所述低温储氢气瓶设有液位计量管路，由液位传感器、转换控制器、液位显示器组成，所述液位传感器设置于所述内胆，所述液位传感器根据所述内胆的液位高度产生一个相应的信号，并传送至所述转换控制器，再由所述转换控制器传送至所述液位显示器；所述低温储氢气瓶具有一抽真空口，所述内胆与所述外胆之间具有一容纳空间；其特征在于：还设有一个自增压管路，以用于液氢的升压过程，其结构为：其中所述自增压管路一端连通于所述液相空间，另一端连通于所述气相空间，所述自增压管路设置一升压调节阀，可以预设压力值；所述低温储氢气瓶设置压力变送器，所述压力变送器连接于所述主安全阀和所述气相空间；所述自增压出液口至所述水浴式汽化器的进口之间通过增压管路依次连通于增压阀和升压调节阀，所述水浴式汽化器的出口通过增压管路至所述气相口；所述升压调节阀引出分支管线连通于换热装置，所述换热装置包括两组管线，一组管线连通于所述气相口；另一组管线通过经济阀连接于使用阀进入所述供气管路；其中当所述低温储氢气瓶工作压力低于设定压力值时，所述升压调节阀自动开启，液氢受重力被流出所述自增压出液口，依次流过所述增压阀和所述升压调节阀，所述升压调节阀被分为两路管线，一路经所述水浴式汽化器受热变为气态后再回到所述气相口；另一路经所述换热装置换热后，一部分气体再回到所述气相口，以达到增压效果；更进一步地，所述换热装置换热后的另一部分气体通过所述经济阀进入供气管路以供给发动机电堆工作，反之，当所述低温储氢气瓶工作压力高于设定压力值时，所述升压调节阀会自动切断开关关闭停止工作。...

【技术特征摘要】
1.一种车载自增压低温液氢供气系统，包括低温储氢气瓶，所述低温储氢气瓶具有内胆和外胆的双层容器，且所述内胆具有位于下部的用于盛装有液化氢气的液相空间、处于液相空间上部的气相空间，所述内胆顶部设置进液口和气相口、底部设置供液口和自增压出液口；所述进液口向内连通于所述低温储氢气瓶内部的喷淋管，向外连通于进液管路，所述进液管路设置低温进液接头和进液单向阀；所述供液口连通于所述液相空间，所述供液口向瓶外连通于供液管道依次连通于供液单向阀、截止阀、过流阀、水浴式汽化器、管路降压调节阀、缓冲罐、管路安全阀、电磁阀的出口连通于发动机电堆，构成供气管路；所述气相口与所述气相空间相连通，所述气相口向瓶外连通于放空管路，所述放空管路设置回气接头和放空阀；所述低温储氢气瓶具有主安全阀、副安全阀、储罐压力表，分别与所述低温储氢气瓶的内部气相空间相连通；所述低温储氢气瓶设有液位计量管路，由液位传感器、转换控制器、液位显示器组成，所述液位传感器设置于所述内胆，所述液位传感器根据所述内胆的液位高度产生一个相应的信号，并传送至所述转换控制器，再由所述转换控制器传送至所述液位显示器；所述低温储氢气瓶具有一抽真空口，所述内胆与所述外胆之间具有一容纳空间；其特征在于：还设有一个自增压管路，以用于液氢的升压过程，其结构为：其中所述自增压管路一端连通于所述液相空间，另一端连通于所述气相空间，所述自增压管路设置一升压调节阀，可以预设压力值；所述低温储氢气瓶设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建龙，许春华，冯雪飞，杨源，殷劲松，
申请(专利权)人：张家港富瑞氢能装备有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32