氢气运输检测方法及应用其的氢气运输管理系统技术方案

本发明专利技术涉及氢气质量检测领域，特别是氢气运输检测方法及应用其的氢气运输管理系统。所述氢气运输检测方法包括如下内容：a．检测运输罐内压力是否高于压力阈值；判断蓄电池的电量容量；b.当蓄电池电量高于电量阈值范围时，气化氢气进入氢气液化系统，得到的液氢存储在液氢存储容器内；当蓄电池电量低于电量阈值范围时，气化氢气进入氢燃料电池，得到的电能存储在蓄电池内；c.重复上述步骤a

【技术实现步骤摘要】
氢气运输检测方法及应用其的氢气运输管理系统


[0001]本专利技术涉及氢气质量检测领域，特别是氢气运输检测方法及应用其的氢气运输管理系统。

技术介绍

[0002]随着氢能燃料电池技术的不断突破，氢能燃料电池车辆既具有传统燃油车辆的续能里程长、加注时间短的特点，又具有零碳排放优点，已逐渐成为氢能应用的一大领域。氢能源燃料电池车辆使用的氢气一般会经过制备生产、运输、卸载储存和加注等环节，各个环节的应用技术会直接影响氢气的质量和应用成本。
[0003]现有技术中，由于液氢安全性无法得到保证，主要还是采用气态氢管束车进行运输。液氢的体积能量密度是35MPa氢气的3倍，是70MPa氢气的1.8倍。如果通过低成本使用，采取大规模高效液化技术，氢液化的成本将大大降低，则液氢储运成本优势将更加明显。现阶段液氢储运逐渐成为研究重点，美国、德国、日本等国已经将液氢的运输成本降低到高压氢气的八分之一左右。日本已经将液氢供应链体系发展作为解决大规模氢能利用的前提条件，因液氢具有携氢密度大、运输成本低、储氢纯度高、液体低压储存和使用安全性好于大规模高压气态形式等优势，氢的大规模供应都是以液氢供应为主。
[0004]但是氢气的液化温度很低，所以氢气冷却到一定温度以下才能将其液化，液氢运输需要先将氢气液化，运输过程中虽然已经采用了高真空绝热储罐进行存储运输，但是由于无法做到完全绝热，因此在运输过程中仍有部分液氢持续气化，而且运输储存量越大液氢气化量会越大，由于气化后的氢气会增大储存罐内的压力，且氢气具有易燃易爆特征，通常做法是直接排放燃烧，但在运输液氢的车辆是不适合在行驶途中排放燃烧，因此为了解决液氢运输过程中气化问题，现有技术要么是要求运输罐预留气化空间并增大运输管抗压强度，要么是停车到指定区域排放或燃烧等；这些方案直接影响了液氢运输效率和成本；而且燃烧排放气化氢气液造成了氢气能源浪费。

技术实现思路

[0005]针对上述缺陷，本专利技术的目的在于提出一种氢气运输检测方法，其可以对液氢运输过程中气化情况进行实时检测，并根据检测结果对气化氢气进行能源回收或利用，既不会影响液氢的运输效率也节省了氢气运输成本，保证了运输安全。
[0006]本专利技术的另一目的在于提出应用上述氢气运输检测方法的氢气运输管理系统。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：氢气运输检测方法，其包括如下内容：a．压力检测器检测运输罐内压力是否高于压力阈值；若是，将运输罐中气化氢气运送至换向阀；并进一步判断蓄电池的电量容量。
[0008]b.当蓄电池电量高于电量阈值范围时，换向阀切换使得气化氢气进入氢气液化系统，并将液化得到的液氢存储在液氢存储容器内。
[0009]当蓄电池电量低于电量阈值范围时，换向阀切换使得气化氢气依次经过氢气加热器和氢燃料电池，最终得到的电能存储在蓄电池内。
[0010]c.重复上述步骤a
‑
b。
[0011]具体的，所述a步骤包括如下内容：a1.运输罐完成液氢存储操作后，根据运输罐中存储液氢的容量和温度设定所述运输罐运输在过程中的压力阈值；根据汽车行驶路程和运输环境设定所述蓄电池的电量阈值；a2.所述压力检测器实时检测所述运输罐中压力值，当该压力值高于所述压力阈值时，中央处理器进一步提取蓄电池的电量容量，并将该电量容量与所述电量阈值范围进行对比。
[0012]具体的，所述b步骤包括如下内容：b1.当电池容量高于所述电量阈值范围时，所述中央处理器向所述换向阀发出指令，使得气化氢气输入至液氢存储容器中；当中央处理器检测到液氢存储容器中有氢气进入时，会让蓄电池为氦气压缩制冷装置供电，并根据氢气流入量和压力情况启动所述氦气压缩制冷装置对液氢存储容器内的氢气进行液化；b2.在所述b1步骤场景下，如果中央处理器检测到所述氦气压缩制冷装置出现断电停止液化操作，且液氢存储容器气化氢气浓度仍然过高，所述中央处理器会向液氮容器发出控制指令，向液氢存储容器换热腔通入液氮，利用液氮为液氢存储容器内的氢气进行冷却，并发出泄压报警信息；b3.当电池容量低于所述电量阈值范围时，所述中央处理器向所述换向阀发出指令，使得气化氢气输入至牵引车设有的氢气加热器，氢气加热器对气化氢气进行加热，当氢气加热至设定温度后，氢气加热器中气化氢气输入氢燃料电池中燃烧，并将产生的电能存储至所述蓄电池内。更优的，所述a1步骤中还包括如下内容：所述中央处理器提取导航模块中的导航信息和天气信息，再结合运输车辆油耗信息综合设定所述蓄电池的电量阈值范围。
[0013]更优的，所述b步骤和c步骤之间还包括如下步骤：车辆动力切换步骤：当中央处理器检测到运输车辆中燃油驱动装置的油料低于油料阈值时，且所述液氢存储容器中液氢容器量高于预设值时，所述中央处理器会控制液氢存储容器底部设有的单向阀，使得液氢存储容器底部的液氢输出至氢燃料电池中转化为氢气并燃烧发电；运输车辆切换成电机驱动装置驱动。
[0014]更优的，所述b步骤和c步骤之间还包括如下步骤：车辆动力切换步骤：当中央处理器检测到运输车辆中燃油驱动装置的油料即将耗尽时，所述中央处理器会控制向所述氢气加注罐发出控制指令，使得氢气加注罐的液氢输出至氢燃料电池中转化为氢气并燃烧发电；运输车辆切换成电机驱动装置驱动；当中央处理器检测到所述氢气加注罐内液氢容器量低于预设值时，向驾驶员发出驾驶警告信息。
[0015]更优的，所述的氢气运输检测方法还包括容器泄压操作：当子压力检测器的压力值高于对应预设极限压力值时，中央处理器控制对应位置的单向阀，使得液氢存储容器内的液氢流入运输罐中，并切换换向阀停止向液氢存储容器中输入氢气，并发出泄压报警信息。
[0016]氢气运输管理系统，包括运输车辆，运输车辆由提供驱动力的牵引车和用于装载液氢的装载部组成，所述牵引车设有信息传输模块、中央处理器、氢气加热器、氢气燃料电池、蓄电池、电机驱动装置和燃油驱动装置；所述装载部设有氢气管道、运输罐、换向阀、氢气液化系统和液氢存储容器；所述运输罐内设有第一压力检测器；所述氢气运输管道的一
端与所述运输罐的顶部连通，其另一端与换向阀的输入端连接；所述换向阀的输出端并联设有第一支路管道和第二支路管道；所述第一支路管道依次将所述氢气液化系统和液氢存储容器串联连通；所述第二支路管道依次将所述氢气加热器和氢气燃料电池串联连通；所述氢气燃料电池的电流输出端与所述蓄电池的电流输入端连接，所述蓄电池的电流输出端分别与所述氢气液化系统和电机驱动装置并联连接；所述燃油驱动装置的电流输出端与所述蓄电池的电流端输入端连接；所述信息采集模块与所述中央处理器电联接，所述信息传输模块用于实现所述压力传感器、换向阀、氢气液化系统、液氢存储容器、氢气加热器、氢气燃料电池、蓄电池、电机驱动装置和燃油驱动装置与中央处理器之间的通讯控制。
[0017]更优的，所述氢气液化系统包括氦气压缩制冷装置和液氮容器；所述液氮容器内存储的液氮和所述氦气压缩制冷装置均用于对液氢存储容器内氢气进行制冷液化。
[0018]更优的，所述液氢存储本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.氢气运输检测方法，其特征在于，包括如下内容：a．压力检测器检测运输罐内压力是否高于压力阈值；若是，将运输罐中气化氢气运送至换向阀；并进一步判断蓄电池的电量容量；b.当蓄电池电量高于电量阈值范围时，换向阀切换使得气化氢气进入氢气液化系统，并将液化得到的液氢存储在液氢存储容器内；当蓄电池电量低于电量阈值范围时，换向阀切换使得气化氢气依次经过氢气加热器和氢燃料电池，最终得到的电能存储在蓄电池内；c.重复上述步骤a
‑
b。2.根据权利要求1所述的氢气运输检测方法，其特征在于，所述a步骤包括如下内容：a1.运输罐完成液氢存储操作后，根据运输罐中存储液氢的容量和温度设定所述运输罐在运输过程中的压力阈值；根据汽车行驶路程和运输环境设定所述蓄电池的电量阈值；a2.所述压力检测器实时检测所述运输罐中压力值，当该压力值高于所述压力阈值时，中央处理器提取蓄电池的电量容量，并将该电量容量与所述电量阈值范围进行对比。3.根据权利要求2所述的氢气运输检测方法，其特征在于，所述b步骤包括如下内容：b1.当电池容量高于所述电量阈值范围时，所述中央处理器向所述换向阀发出指令，使得气化氢气输入至液氢存储容器中；当中央处理器检测到液氢存储容器中有氢气进入时，会让蓄电池为氦气压缩制冷装置供电，并根据氢气流入量和压力情况启动所述氦气压缩制冷装置对液氢存储容器内的氢气进行液化；b2.在所述b1步骤场景下，如果中央处理器检测到所述氦气压缩制冷装置出现断电停止液化操作，且液氢存储容器气化氢气浓度仍然过高，所述中央处理器会向液氮容器发出控制指令，向液氢存储容器换热腔通入液氮，利用液氮为液氢存储容器内的氢气进行冷却，并发出泄压报警信息；b3.当电池容量低于所述电量阈值范围时，所述中央处理器向所述换向阀发出指令，使得气化氢气输入至牵引车设有的氢气加热器，氢气加热器对气化氢气进行加热，当氢气加热至设定温度后，氢气加热器中气化氢气输入氢燃料电池中燃烧，并将产生的电能存储至所述蓄电池内。4.根据权利要求2所述的氢气运输检测方法，其特征在于，所述a1步骤中还包括如下内容：所述中央处理器提取导航模块中的导航信息和天气信息，再结合运输车辆油耗信息综合设定所述蓄电池的电量阈值范围。5.根据权利要求1所述的氢气运输检测方法，其特征在于，所述b步骤和c步骤之间还包括如下步骤：车辆动力切换步骤：当中央处理器检测到运输车辆中燃油驱动装置的油料低于油料阈值时，且所述液氢存储容器中液氢容器量高于预设值时，所述中央处理器会控制液氢存储容器底部设有的单向阀，使得液氢存储容器底部的液氢输出至氢燃料电池中转化为氢气并燃烧发电；运输车辆切换成电机驱动装置驱动。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王娟，林翎，夏玉娟，鲍威，赵嘉瑶，张邦强，陈晓露，王德新，刘小敏，杨燕梅，刘猛，杨海波，王志远，陈志斌，
申请(专利权)人：佛山绿色发展创新研究院，
类型：发明
国别省市：