一种车载液氢储存系统技术方案

本发明专利技术公开了一种车载液氢储存系统，该系统包括外层包覆有蓄冷材料的液氢容器、自增压系统等；液氢容器包括内容器、高真空多层绝热层、中间金属壁、蓄冷材料填充层和外容器；中间金属壁与内容器之间为高真空多层绝热层，蓄冷材料填充层设置于中间金属壁和外容器之间的夹层内；本申请利用蓄冷材料的冷量储存特性对夜间冷量进行回收利用，使容器高真空多层绝热层的外壁面在白天温度较高时能够长时间维持在低于环境温度的温度水平，有效降低了容器内外温差，平衡了昼夜温差对于液氢容器日蒸发率的影响，延长了液氢在容器内的无损存储时间，且结构较为简单，在技术上易于实现，成本较低。成本较低。成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种车载液氢储存系统


[0001]本专利技术涉及氢能源高效储存与节能的
，特别涉及一种车载液氢储存系统。

技术介绍

[0002]低温液氢作为一种高能效、可再生、无毒无污染的清洁能源，已逐渐成为各国实现能源绿色转型发展战略的重要载体，目前，液氢已在航天、军事领域得到了广泛的应用，并逐渐向民用领域发展。在民用氢能汽车领域，当前，液氢在车用领域尚未实现大规模应用，而限制其规模化发展的重要因素之一就是如何实现液氢高效储存。为了降低液氢存储的蒸发率，现有车载液氢容器采用的是高真空多层绝热技术。高真空多层绝热方法是一种被动热防护技术，其作用主要是通过真空夹层减少对流传热、多层反射屏降低辐射热流，从而实现车载液氢容器的高效绝热。但是由于液氢容器内外温差较大，导致环境温度对液氢容器日蒸发率有较大影响，液氢容器蒸发率随着温度的升高而升高，一天当中白天环境温度高，液氢容器蒸发率就升高，夜晚环境温度低，液氢容器蒸发率就降低，因此，如何使得液氢容器的外壁面温度始终维持在温度较低的状态，就能使得液氢容器内外温差减小，整体漏热降低，日蒸发率降至最低点，从而实现车载液氢容器储存时间延长，其对于液氢燃料电池汽车的规模化应用具有重要意义。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要提供一种能够减小液氢容器内外温差，从而有效降低液氢日蒸发量的车载液氢储存系统。
[0004]一种车载液氢储存系统，包括：
[0005]液氢容器，所述液氢容器包括内容器、高真空多层绝热层、中间金属壁、蓄冷材料填充层和外容器，所述高真空多层绝热层套设于所述内容器的外部，所述中间金属壁套设于所述高真空多层绝热层的外部，所述外容器套设于所述中间金属壁的外部，所述蓄冷材料填充层设置于所述中间金属壁和所述外容器之间的夹层内或包覆于所述外容器的外部；
[0006]自增压系统，所述内容器包括设置于所述内容器顶端的气枕区和设置于所述内容器底端的液氢区，所述自增压系统的进口端与所述液氢区连通，所述自增压系统的出口端与所述气枕区连通，所述自增压系统用于将所述内容器内的液氢汽化为氢气，以调整所述内容器内的压力；
[0007]液氢供给系统，所述液氢供给系统的进口端与所述液氢区连通；
[0008]燃料电池系统，与所述液氢供给系统的出口端连通，所述液氢供给系统用于将所述内容器内的液氢汽化为氢气，并输送氢气至燃料电池系统，所述燃料电池系统用于将氢气转化为驱动汽车行驶的电能。
[0009]可选的，所述蓄冷材料填充层所用材料为蓄冷材料，所述蓄冷材料包括具有相态转变特性的相变材料或比热容大且具有流动性的单相材料。
[0010]可选的，所述自增压系统包括第一截止阀和第一汽化器，所述第一截止阀的进口端与所述液氢区连通，所述第一截止阀的出口端与所述第一汽化器的进口端连通，所述第一汽化器的出口端与所述气枕区连通，所述第一汽化器用于将所述内容器输出至所述第一汽化器内的液氢汽化为氢气。
[0011]可选的，所述自增压系统还包括第一电磁阀和第一安全阀，所述第一汽化器的出口端与所述第一电磁阀的进口端连通，所述第一电磁阀的出口端与所述气枕区连通，所述第一电磁阀的出口端还与所述第一安全阀连通。
[0012]可选的，所述自增压系统还包括流量计和第一压力表，所述流量计设置于所述第一电磁阀和所述第一安全阀之间的连通管路，所述第一压力表设置于所述第一电磁阀和所述气枕区之间的连通管路。
[0013]可选的，所述液氢供给系统包括第二截止阀、第二汽化器、压缩机和缓冲罐，所述第二截止阀的进口端与所述液氢区连通，所述第二截止阀的出口端与所述第二汽化器的进口端连通，所述第二汽化器的出口端与所述压缩机的进口端连通，所述第二汽化器用于将所述内容器输出至所述第二汽化器内的液氢汽化为氢气，所述压缩机的出口端与所述缓冲罐的进口端连通，所述缓冲罐的出口端与所述燃料电池系统连通，所述压缩机的出口端还与所述第一安全阀连通。
[0014]可选的，所述液氢供给系统还包括第二电磁阀、减压阀和第二安全阀，所述缓冲罐的出口端与所述第二电磁阀的一端连通，第二电磁阀的另一端与所述减压阀的一端连通，所述减压阀的另一端与所述燃料电池系统连通，所述减压阀的另一端还与所述第二安全阀连通。
[0015]可选的，所述液氢供给系统还包括第三截止阀和第三电磁阀，所述压缩机的出口端与所述第三截止阀的一端连通，所述第三截止阀的另一端与所述第三电磁阀的一端连通，所述第三电磁阀的另一端与所述第一安全阀连通。
[0016]可选的，所述液氢供给系统还包括第二压力表、第三压力表和温度表，所述第二压力表设置于所述缓冲罐上，所述第三压力表和所述温度表间隔设置于所述减压阀和所述燃料电池系统之间。
[0017]可选的，所述车载液氢储存系统还包括控制系统，控制系统分别与所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述第三电磁阀电连接，所述控制系统用于控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述第三电磁阀的开启和关闭。
[0018]本申请提供了一种车载液氢储存系统，基于原有高真空多层绝热结构，在其外侧增加了一层蓄冷材料填充层，这层蓄冷材料填充层可以单独放置于外容器与中间金属壁之间，也可以用微胶囊的形式直接包覆于外容器表面。传统液氢容器高真空多层绝热层外壁面采用与空气直接接触的方式，外壁面温度接近环境空气温度。本专利技术通过在高真空多层绝热层外侧添加蓄冷材料填充层，使得多层绝热层外壁面温度能够维持在与蓄冷材料填充层相近的温度水平。蓄冷材料填充层能够利用一天中白天和夜晚的环境温差，夜晚温度较低时蓄冷材料填充层通过相变作用释放热量并存储冷能，直至温度低于其相变点温度，白天温度较高时，蓄冷材料填充层吸收环境热量使自身逐渐升温，直至升温至相变点温度，此时蓄冷材料填充层发生相变作用，继续吸收热量，蓄冷材料填充层的温度不变，如此可以使得高真空多层绝热层的外壁面可以长时间维持在蓄冷材料的相变温度点附近，从而减小液
氢容器的内外温差，有效降低液氢容器的液氢蒸发量，延长了液氢在容器内的无损存储时间，通过蓄冷材料填充层来储存夜晚时的冷量，合理利用自然资源，且在技术上易于实现，降低了系统的成本消耗，为重卡用液氢容器高效绝热技术提供了新思路。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0020]图1为一实施例中车载液氢储存系统的整体结构示意图；
[0021]图2为一实施例中车载液氢储存系统的部分结构示意。
[0022]图中部件名称及序号：1、液氢容器；11、内容器；12、高真空多层绝热层；121、真空层；122、反射屏；56、抽真空口；57、底部支撑；59、氢气排放处理系统；13、蓄冷材料填充层；14、外容器；141、蓄冷材料填充口；142、蓄冷材料流出口；15、气枕区；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车载液氢储存系统，其特征在于，包括：液氢容器，所述液氢容器包括内容器、高真空多层绝热层、中间金属壁、蓄冷材料填充层和外容器，所述高真空多层绝热层套设于所述内容器的外部，所述中间金属壁套设于所述高真空多层绝热层的外部，所述外容器套设于所述中间金属壁的外部，所述蓄冷材料填充层设置于所述中间金属壁和所述外容器之间的夹层内或包覆于所述外容器的外部；自增压系统，所述内容器包括设置于所述内容器顶端的气枕区和设置于所述内容器底端的液氢区，所述自增压系统的进口端与所述液氢区连通，所述自增压系统的出口端与所述气枕区连通，所述自增压系统用于将所述内容器内的液氢汽化为氢气，以调整所述内容器内的压力；液氢供给系统，所述液氢供给系统的进口端与所述液氢区连通；燃料电池系统，与所述液氢供给系统的出口端连通，所述液氢供给系统用于将所述内容器内的液氢汽化为氢气，并输送氢气至燃料电池系统，所述燃料电池系统用于将氢气转化为驱动汽车行驶的电能。2.根据权利要求1所述的车载液氢储存系统，其特征在于，所述蓄冷材料填充层所用材料为蓄冷材料，所述蓄冷材料包括具有相态转变特性的相变材料或比热容大且具有流动性的单相材料。3.根据权利要求1所述的车载液氢储存系统，其特征在于，所述自增压系统包括第一截止阀和第一汽化器，所述第一截止阀的进口端与所述液氢区连通，所述第一截止阀的出口端与所述第一汽化器的进口端连通，所述第一汽化器的出口端与所述气枕区连通，所述第一汽化器用于将所述内容器输出至所述第一汽化器内的液氢汽化为氢气。4.根据权利要求3所述的车载液氢储存系统，其特征在于，所述自增压系统还包括第一电磁阀和第一安全阀，所述第一汽化器的出口端与所述第一电磁阀的进口端连通，所述第一电磁阀的出口端与所述气枕区连通，所述第一电磁阀的出口端还与所述第一安全阀连通。5.根据权利要求4所述的车载液氢储存系统，其特征在于，所述自增压系统还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢福寿，朱宇豪，厉彦忠，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：