超低温液氢储运气瓶的多屏绝热结构及液氢储运气瓶制造技术

本发明专利技术涉及一种超低温液氢储运气瓶的多屏绝热结构及液氢储运气瓶，属于绝热节能领域，在液氢储运气瓶的气瓶内胆和气瓶外壳之间设置多屏绝热结构，多屏绝热结构包括环状反射冷却绝热结构、环状多层保温绝热结构；环状反射冷却绝热结构从外到内依次包括的镜面反射屏、蒸汽冷却屏和盘管；环状多层保温绝热结构从外到内依次包括的辐射层、混合层和保温层；环状反射冷却绝热结构和环状多层保温绝热结构配合以降低辐射换热；环状反射冷却绝热结构内通入低温载体，降低夹层热边界温度，减少漏热损耗；环状多层保温绝热结构各金属层打孔，置换抽空能够加速层间气体的释放，提高夹层真空度，减少残余气体导热的影响，液氢储运气瓶的保温性能得到提高。的保温性能得到提高。的保温性能得到提高。

【技术实现步骤摘要】
超低温液氢储运气瓶的多屏绝热结构及液氢储运气瓶


[0001]本专利技术属于绝热节能
，尤其涉及一种超低温液氢储运气瓶的多屏绝热结构及液氢储运气瓶。

技术介绍

[0002]氢能源凭借其资源丰富、使用过程唯一产物为水、真正实现了燃料的“零排放”的特点，在新的替代能源中具有显著的优势。采用氢能作为解决日趋严重的能源问题已迫在眉睫，开展规模储氢技术的研究，解决相关的技术瓶颈问题，对于促进氢能源的应用将具有十分重要的意义。液氢作为理想的新型能源和含能体能源，唯一满足国际能源署（IEA）对储氢密度的要求。液氢已广泛应用于航天、军事、高科技领域，随着氢能源汽车、氢燃料电池和电网储能等应用领域的发展，液氢的使用日益趋近民用市场。
[0003]制约氢能源实用化、规模化的关键是储氢。氢能的利用离不开氢的储存和运输，目前亟待解决的关键问题是提高储氢密度、储氢安全性和降低储氢成本。液氢的密度是常温常压下氢气的800余倍，低温液态储氢凭借其储氢能量密度最高、储运成本低、储存压力低、更安全的优势，优于高压气体储氢、固体材料储氢，更适用于氢能源的大量储存。
[0004]液氢的储运一般采用车辆或船舶运输，把液氢装在专用低温绝热气瓶或者槽罐内，使液氢在长距离运输过程中保持液态，具有很强的竞争力，能够满足高效经济的要求，是长距离大规模储运氢的方向之一。更好、更安全地贮存和运输液氢，扩大液氢的运输范围。
[0005]液氢气瓶内胆与外壳间夹层抽高真空环境，并包裹多层绝热材料形成高真空多层绝热，热量传递方式有三种，热传导、热对流及热辐射。由于气瓶绝热结构的不同，每种方式漏入的热量也会有所不同，且三种热量传递方式也相互影响。接近绝对零度的超低温，使在深冷低温区适用的理论模型、材料、结构等成熟技术发生了重大变化，超低温区介质储运的低温容器与储运深冷温区介质的低温容器之间存在较大的、甚至在某些方面截然不同的区别。普通的高真空多层绝热，已不能满足超低温区液体储存了，研究一种更高效的高多屏绝热方式更有利于超低温区液体的存储。常规储运冷冻液化气体如液氮、LNG的罐箱中由辐射导致的漏热占总漏热的比例低于50%，但是，在液氢储运中由辐射引起的漏热占总漏热的比例达到了80%。这就需要更优异的高真空绝热性能。
[0006]目前也有一些专门用来存储液氢的气瓶，比如申请公布号为CN112361204A的中国专利申请一种低温车载液氢瓶的绝热保冷结构，包括：内胆和外壳体，在内胆外壁上缠绕有绝热夹层，绝热夹层与外壳体之间形成真空夹层；所述的绝热夹层由内而外依次由低密度绝热夹层、中密度绝热夹层和高密度绝热夹层构成，低密度绝热夹层为由厚度为3mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成，中密度绝热夹层为由厚度为2mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成，高密度绝热夹层为由厚度为1mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕
而成。上述液氢气瓶的结构与传统液氮气瓶的结构类似，对于温度更低的液氢而言，其保温绝热性能还需要进一步加强。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种超低温液氢储运气瓶的多屏绝热结构及液氢储运气瓶，通过减少夹层辐射换热、提高液氢储运气瓶的真空绝热性能等方式，以解决传统液氢气瓶保温绝热性能差，储运效率低，液氢储运过程中的过程损耗大等问题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术涉及一种用于超低温液氢储运气瓶的多屏绝热结构，其包括位于外层的环状反射冷却绝热结构、位于内层的环状多层保温绝热结构；所述的环状反射冷却绝热结构包括从外到内依次设置的镜面反射屏、蒸汽冷却屏和盘管；所述的环状多层保温绝热结构包括从外到内依次设置的辐射层、混合层和保温层；所述的环状反射冷却绝热结构和环状多层保温绝热结构均处于真空层内。
[0009]优选地，所述的镜面反射屏和蒸汽冷却屏间隔设置，镜面反射屏和蒸汽冷却屏之间通过环氧玻璃钢支撑环支承。环氧玻璃钢支撑环对镜面反射屏和蒸汽冷却屏进行限位固定，并且起到隔热的作用。
[0010]优选地，所述的盘管焊接于蒸汽冷却屏的内表面，盘管的进气端设有进气阀门，盘管的出气端设有压力表、一级安全阀和二级安全阀。该结构便于低温气体充入，所述的压力表用于检测盘管内低温气体的气压，当盘管内低温气体的气压高于一级安全阀设定的阈值，一级安全阀起跳；所述二级安全阀为一级安全阀的备用安全阀，起跳压力略高于一级安全阀，当压力升高后，若一级安全阀出现故障，则二级安全阀起跳，避免发生安全事故。
[0011]优选地，所述的保温层的外侧、保温层和混合层之间、混合层和辐射层之间以及辐射层的内侧均设有玻璃纤维纸。
[0012]优选地，所述的保温层包括多层第一金属材料层，各层第一金属材料层之间通过玻璃纤维纸隔开，第一金属材料层与玻璃纤维纸的厚度比为4:1；所述的混合层包括多层第二金属材料层，各层第二金属材料层之间通过玻璃纤维纸隔开，第二金属材料层与玻璃纤维纸的厚度比为2:1；所述的辐射层包括多层第三金属材料层，各层第三金属材料层之间通过玻璃纤维纸隔开，第三金属材料层与玻璃纤维纸的厚度比为1:1；所述的第一金属材料层、第二金属材料层、第三金属材料层上均开设有小孔；所述第一金属材料层的层密度小于第二金属材料层的层密度，第二金属材料层的层密度小于第三金属材料层的层密度；所述的玻璃纤维纸呈瓦楞状。
[0013]第一金属材料层、第二金属材料层、第三金属材料层上均开设有小孔，且玻璃纤维纸呈瓦楞状，便于真空层抽真空的过程中，环状多层保温绝热结构气体的释放，缩短夹层抽真空时间，提高气瓶夹层真空性能，减少了其它气体分子的热传导。
[0014]各金属材料层之间设置有热导率很小的玻璃纤维纸作为间隔层，增大层间的热阻和减少固体导热，更利于内胆的温度的保持。
[0015]本专利技术还涉及一种液氢储运气瓶，包括气瓶外壳和固定在气瓶外壳内部的气瓶内胆，其特征在于：其还包括多层绝热结构，多层绝热结构包括位于外层的环状反射冷却绝热结构、位于内层的环状多层保温绝热结构；所述的环状反射冷却绝热结构设置在气瓶外壳
的内表面，环状反射冷却绝热结构包括从外到内依次设置的镜面反射屏、蒸汽冷却屏和盘管；所述的环状多层保温绝热结构设置在气瓶内胆的外表面，环状多层保温绝热结构包括从外到内依次设置的辐射层、混合层和保温层；所述的环状反射冷却绝热结构和环状多层保温绝热结构之间存在间隙，间隙抽真空形成所述的真空层。
[0016]优选地，所述的气瓶外壳包括气瓶直线段、气瓶上封头和气瓶下封头，气瓶上封头和气瓶下封头分别固定在气瓶直线段的上下两端，进而形成密闭结构；所述的环状反射冷却绝热结构设置在气瓶直线段的内表面。
[0017]优选地，所述的气瓶上封头和气瓶下封头的内表面设有第一封头镜面反射屏，第一封头镜面反射屏的内表面设有第二封头镜面反射屏。第一封头镜面反射屏和第二封头镜面反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超低温液氢储运气瓶的多屏绝热结构，其特征在于：其包括位于外层的环状反射冷却绝热结构、位于内层的环状多层保温绝热结构；所述的环状反射冷却绝热结构包括从外到内依次设置的镜面反射屏、蒸汽冷却屏和盘管；所述的环状多层保温绝热结构包括从外到内依次设置的辐射层、混合层和保温层；所述的环状反射冷却绝热结构和环状多层保温绝热结构均处于真空层内。2.根据权利要求1所述的超低温液氢储运气瓶的多屏绝热结构，其特征在于：所述的镜面反射屏和蒸汽冷却屏间隔设置，镜面反射屏和蒸汽冷却屏之间通过环氧玻璃钢支撑环支承。3.根据权利要求1所述的超低温液氢储运气瓶的多屏绝热结构，其特征在于：所述的盘管焊接于蒸汽冷却屏的内表面，盘管的进气端设有进气阀门，盘管的出气端设有压力表、一级安全阀和二级安全阀。4.根据权利要求1所述的超低温液氢储运气瓶的多屏绝热结构，其特征在于：所述的保温层的外侧、保温层和混合层之间、混合层和辐射层之间以及辐射层的内侧均设有玻璃纤维纸。5.根据权利要求4所述的超低温液氢储运气瓶的多屏绝热结构，其特征在于：所述的保温层包括多层第一金属材料层，各层第一金属材料层之间通过玻璃纤维纸隔开，第一金属材料层与玻璃纤维纸的厚度比为4:1；所述的混合层包括多层第二金属材料层，各层第二金属材料层之间通过玻璃纤维纸隔开，第二金属材料层与玻璃纤维纸的厚度比为2:1；所述的辐射层包括多层第三金属材料层，各层第三金属材料层之间通过玻璃纤维纸隔开，第三金属材料层与玻璃纤维纸的厚度比为1:1；所述的第一金属材料层、第二金属材料层、第三金属材料层上均开设有小孔；所述第一金属材料层的层密度小于第二金属材料层的层密度，第二金属材料层的层密度小于第三金属材料层的层密度；所述的玻璃纤维纸呈瓦楞状。6.一种基于权利要求1~5任意一项所述的超低温液氢储运气瓶的多屏绝热结构的液氢储运气瓶，包括气瓶外壳和固...

【专利技术属性】
技术研发人员：应秀捷，梁春，
申请(专利权)人：杭州富士达特种材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：