【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储氢，尤其涉及一种固态储氢装置热管理系统及方法。
技术介绍
1、离网氢储能发电是一种将可再生能源电力转化成氢气储存起来配合燃料电池发电的技术，它是一种清洁无污染、能量密度高、运行维护成本低、存储时间长、氢利用形式多样的新型大规模储能技术，可有效解决风能、太阳能等新能源发电稳定并网和弃风弃光问题，并能大幅度降低碳排放。
2、储氢技术主要包括材料储氢和物理储氢。物理储氢分为气态储氢和液态储氢，气态储氢基于充放氢速度快、储氢耗能低、成本低和技术成熟等优点，成为目前率先商业化应用的储氢技术。固态储氢技术由于体积储氢密度高、安全、不需高压容器、可提高纯度氢等优点，可解决人们最关心的氢能高密度储存和安全应用这两个问题。同时pem和aem电解水制氢产生的氢气压力范围在3～5mpa之间满足固态储氢充氢压力，所以固态储氢技术被认为是配合可再生能源进行离网发电的最佳储氢方式之一。
3、固态储氢是指利用材料对氢气的物理吸附和化学吸附作用将氢气存储在固体材料中，吸氢过程中，合金储氢材料在一定的温度和氢气压力下,发生放热反应吸收氢气生成金属氢化物；放氢过程中，金属氢化物在加热的情况下发生吸热反应释放所吸收的氢气。当前固态储氢换热型式主要采用水套式冷却技术，水套式冷却技术主要原理为利用水箱将冷却液和储氢瓶集成在一个箱体内，通过冷却液循环对固态储氢进行热量交互。优势：储氢气瓶可完全浸入冷却液中，固态储氢可以充分换热；劣势：冷却液冗余量大，且存储冷却液的水箱重量大，导致固态储氢装置质量密度大大降低。
1、为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种固态储氢装置热管理系统及方法，固态储氢装置热管理系统包括储氢单元、与储氢单元连接的供氢单元、设置在储氢单元之间的冷却单元；
2、所述储氢单元用于储存和释放氢气，包括多个储氢气瓶与设置在储氢气瓶上的储氢阀门；
3、所述供氢单元与储氢单元连接，用于提供稳定的氢气流量和压力，包括球阀与减压阀；所述球阀和减压阀顺次与储氢单元连接；
4、所述冷却单元用于对储氢单元充氢中产生的热量进行换热，包括换热器、出水通路、进水通路、水泵以及储液装置；所述换热器设置在相邻储氢气瓶之间，所述出水通路与进水通路的一端与换热器连接，另一端与储液装置连接；所述水泵设置在进水通路上。
5、进一步的，所述供氢单元还包括设置在球阀与减压阀之间的第一三通阀。
6、进一步的，所述供氢单元还包括设置在球阀与减压阀之间的第一温度传感器和压力传感器。
7、进一步的，所述冷却单元还包括设置在出水通路与换热器连接一端的出水口温度传感器，以及设置在设置在进水通路与换热器连接一端的进水口温度传感器。
8、进一步的，所述储液装置包括与进水通路和出水通路连接的储水箱和回水水箱。
9、进一步的，所述冷却单元还包括设置在储水箱上的储水箱三通阀，所述储水箱三通阀用于连接进水通路、储水箱以及出水通路。
10、进一步的，所述冷却单元还包括设置在回水水箱上的回水水箱三通阀，所述回水水箱三通阀用于连接出水通路、进水通路以及回水水箱。
11、进一步的，所述换热器为铝合金制成的板式换热器。
12、进一步的，所述储氢气瓶为铝合金制成。
13、进一步的，还包括与减压阀以及水泵连接的控制单元。
14、进一步的，所述控制单元还与第一温度传感器、出水口温度传感器、进水口温度传感器、压力传感器连接，并与储水箱三通阀以及回水水箱三通阀连接。
15、本专利技术还提出了一种固态储氢装置热管理方法，使用以上所述的固态储氢装置热管理系统，包括以下步骤：
16、s11.根据公式(1)计算出在现有冷却液流速下满足燃料电池发动机额定输出功率时，出水口温度传感器与进水口温度传感器的理论温差△t；
17、△t ＝q/(λ·s/l ) (1)
18、其中，△t为理论温差(k)；q为燃料电池发动机额定输出功率下储氢单元放氢时吸收的热量(w)；λ为换热器导热系数[w/(m·k)]；s为换热器与固态储氢气瓶的有效接触面积(㎡)；l为换热器外壁的厚度(m)。
19、s12.出水口温度传感器与进水口温度传感器分别测得流出换热器的冷却液实时温度数据以及流入换热器的冷却液实时温度数据，并将实际温差△t’与理论温差△t进行比较；若实际温差△t’小于理论温差△t，则控制单元控制减压阀增大供氢单元中的氢气流量，若温差大于△t，则控制单元控制减压阀减小供氢单元中的氢气流量。
20、进一步的，还包括以下步骤：
21、s21：第一温度传感器与压力传感器分别测得供氢单元的实时温度数据与实时压力数据；
22、s22：当第一温度传感器检测到的实时温度＞25℃且压力传感器监测到实时压力低于0.1mpa时，控制单元控制储水箱三通阀关闭储水箱与进水通路的连接，同时控制回水水箱三通阀打开出水通路和进水通路与回水水箱的连接，换热器中的冷却液一部分通过出水通路回收至回水水箱，另一部分在水泵的作用下通过进水通路回收至回水水箱。
23、与现有技术相对比，本专利技术的有益效果如下：
24、1.在储氢气瓶之间设置热传导系统高的换热器，在铝合金储氢气瓶进行充放氢时实现换热，同时可避免液态循环水与储氢气瓶直接接触，有效避免了气瓶发生点腐蚀现象的发生。
25、2.在冷却单元中设置回水水箱，可在储氢单元运输前将冷却水彻底排出储氢单元，减少了运输重量和运输成本。
26、3.在冷却单元中设置出水口温度传感器以及进水口温度传感器，通过出水口温度传感器以及进水口温度传感器二者的温差判断供氢单元中氢气流量是否满足需求。
27、4.在供氢单元中设置第一温度传感器以及压力传感器，通过第一温度传感器与压力传感器实时数据判断储氢气瓶是否需要充氢。
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1.一种固态储氢装置热管理系统，其特征在于，包括储氢单元、与储氢单元连接的供氢单元、设置在储氢单元之间的冷却单元；
2.根据权利要求1所述的固态储氢装置热管理系统，其特征在于，所述供氢单元还包括设置在球阀与减压阀之间的第一三通阀。
3.根据权利要求1所述的固态储氢装置热管理系统，其特征在于，所述供氢单元还包括设置在球阀与减压阀之间的第一温度传感器和压力传感器。
4.根据权利要求1所述的固态储氢装置热管理系统，其特征在于，所述冷却单元还包括设置在出水通路与换热器连接的一端的出水口温度传感器，以及设置在进水通路与换热器连接的一端的进水口温度传感器。
5.根据权利要求1所述的固态储氢装置热管理系统，其特征在于，所述储液装置包括与进水通路和出水通路连接的储水箱和回水水箱。
6.根据权利要求3所述的固态储氢装置热管理系统，其特征在于，所述冷却单元还包括设置在储水箱上的储水箱三通阀，所述储水箱三通阀用于连接进水通路、储水箱以及出水通路。
7.根据权利要求3所述的固态储氢装置热管理系统，其特征在于，所述冷却单元还包括设置在
8.根据权利要求1-7任一项所述的固态储氢装置热管理系统，其特征在于，所述换热器为铝合金制成的板式换热器。
9.根据权利要求1-7任一项所述的固态储氢装置热管理系统，其特征在于，所述储氢气瓶为铝合金制成。
10.根据权利要求1-7任一项所述的固态储氢装置热管理系统，其特征在于，还包括与减压阀以及水泵连接的控制单元。
11.根据权利要求10所述的固态储氢装置热管理系统，其特征在于，所述控制单元还与第一温度传感器、出水口温度传感器、进水口温度传感器、压力传感器连接，并与储水箱三通阀以及回水水箱三通阀连接。
12.一种固态储氢装置热管理方法，其特征在于，使用如权利要求11所述的固态储氢装置热管理系统，包括以下步骤：
13.根据权利要求12所述的固态储氢装置热管理方法，其特征在于，还包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种固态储氢装置热管理系统，其特征在于，包括储氢单元、与储氢单元连接的供氢单元、设置在储氢单元之间的冷却单元；
2.根据权利要求1所述的固态储氢装置热管理系统，其特征在于，所述供氢单元还包括设置在球阀与减压阀之间的第一三通阀。
3.根据权利要求1所述的固态储氢装置热管理系统，其特征在于，所述供氢单元还包括设置在球阀与减压阀之间的第一温度传感器和压力传感器。
4.根据权利要求1所述的固态储氢装置热管理系统，其特征在于，所述冷却单元还包括设置在出水通路与换热器连接的一端的出水口温度传感器，以及设置在进水通路与换热器连接的一端的进水口温度传感器。
5.根据权利要求1所述的固态储氢装置热管理系统，其特征在于，所述储液装置包括与进水通路和出水通路连接的储水箱和回水水箱。
6.根据权利要求3所述的固态储氢装置热管理系统，其特征在于，所述冷却单元还包括设置在储水箱上的储水箱三通阀，所述储水箱三通阀用于连接进水通路、储水箱以及出水通路。
7.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭磊，孙福龙，陆颖，李苏旋，赵婷，李会收，赵群坡，包志刚，
申请(专利权)人：氢积电能源技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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