CN103062619B

CN103062619B - 一种机动车加氢站系统

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Publication number: CN103062619B
Application number: CN201210564624.7A
Authority: CN
Inventors: 张建洲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: CN103062619A

Abstract

本发明公开了一种机动车加氢站系统，包括自然能源发电装置、氢气发生器、氢气存储器和加氢装置；自然能源发电装置利用风能、太阳能、水流动能和生物能中的一个或多个产生电能，自然能发电装置的电能输出端同时与氢气发生器和加氢站的用电单元连接；氢气发生器的氢气输出端与氢气存储器的进气口连接；氢气存储器的出气口与加氢装置连接；加氢装置用于为机动车注入氢气。本发明公开的机动车加氢站系统，利用自然能产氢气，可以更便捷的提供氢气，避免了氢气的运输过程，同时生产氢气所用的电能来源于自然能，从而降低了系统的能源消耗，进而降低了氢气的生产成本。

Description

一种机动车加氢站系统

技术领域

本发明属于新能源技术领域，尤其涉及一种机动车加氢站系统。

背景技术

随着生活水平的提高，越来越多的机动车出现在人们生活中。目前的机动车多采用汽油作为燃料，但是全球的石油资源有限，并且机动车在行驶过程中会产生大量的尾气，会造成环境污染，同时也加剧了全球温室效应。

现在出现了以氢作为主要能源的机动车，该机动车中的燃料电池和电动机取代了现有的引擎。由于利用氢能发电仅仅排放出水，因此氢能机动车更加环保、更加安静。目前为燃料电池机动车加注氢气的基础设施也正处在建设的热潮中，但由于需要将异地生产的氢气运输至加氢站，导致其成本较高。

因此，如何更便捷的为加氢站提供氢气并降低氢气的生产成本，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种机动车加氢站系统，可以更便捷的为加氢站提供氢气，同时降低氢气的生产成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种机动车加氢站系统，包括自然能源发电装置、氢气发生器、氢气存储器和加氢装置；

所述自然能源发电装置利用风能、太阳能、水流动能和生物能中的一个或多个产生电能，所述自然能发电装置的电能输出端同时与所述氢气发生器和加氢站的用电单元连接；

所述氢气发生器的氢气输出端与所述氢气存储器的进气口连接；

所述氢气存储器的出气口与所述加氢装置连接；

所述加氢装置用于为机动车注入氢气。

优选的，在上述机动车加氢站系统中，还包括氢燃料电池，所述氢燃料电池的进气口与所述氢气发生器的氢气输出端和/或所述氢气存储器的出气口连接，所述氢燃料电池的电能输出端与所述加氢站的用电单元连接。

优选的，在上述机动车加氢站系统中，进一步包括氧气存储器，所述氢气发生器的氧气输出端与所述氧气存储器的进气口连接。

优选的，在上述机动车加氢站系统中，所述自然能源发电装置的电能输出端和所述氢燃料电池的电能输出端通过双向电表与电网连接。

优选的，在上述机动车加氢站系统中，所述加氢站的用电单元通过所述双向电表连接至所述电网。

优选的，在上述机动车加氢站系统中，所述自然能源发电装置包括风能发电机组、太阳能发电机组、水流动能发电机组和生物质能发电装置中的一个或多个。

优选的，在上述机动车加氢站系统中，所述氢气发生器包括主体室、分隔器、燃料液存储室、氢分离室、催化剂室、第一软袋和第二软袋；

所述分隔器设置于所述主体室内，将所述主体室分隔为空间相互独立的燃料液存储室和氢分离室，所述氢分离室的侧壁上设置有氢气输出口；

所述第二软袋放置于所述燃料液存储室中，用于存储燃料液；

所述第一软袋放置于所述氢分离室中，用于对氢气进行净化处理，所述第一软袋上设置有出气口，在所述第一软袋的出气口处设置有第一气体渗透膜；

所述催化剂室位于所述主体室的外部，所述催化剂室的入口通过燃料导管连通至所述第二软袋，所述催化剂室的出口通过氢气导管连通至所述第一软袋，并且在所述燃料导管上设置有泵；

所述第二软袋中的燃料液在泵的作用下通过所述燃料导管进入所述催化剂室后，在催化剂的作用下所述燃料液发生水解反应生成氢气。

优选的，在上述机动车加氢站系统中，所述分隔器包括第一支架、第二支架、第一调节器、第二调节器和主体；

所述第一支架和第二支架分别固定安装在所述主体室中靠近所述氢分离室端的内壁上；

所述主体可滑动的安装在所述主体室中靠近所述燃料液存储室端的内壁上；

所述第一调节器的一端连接至所述第一支架、另一端连接至所述主体；

所述第二调节器的一端连接至所述第二支架、另一端连接至所述主体；

在氢气发生器运行过程中所述第一调节器和第二调节器推动所述主体向所述燃料液存储器所处方向移动。

优选的，在上述机动车加氢站系统中，所述燃料液存储室的侧壁上设置有排放管道，氢气发生器中的第二软袋上设置有出气口，所述第二软袋的出气口处设置有第二气体渗透膜。

由此可见，本发明的有益效果为：本发明公开的机动车加氢站系统中，自然能源发电装置利用自然能产生电能，该电能可作用于氢气发生器以生产氢气，也可以为加氢站中的用电单元供电，氢气发生器生产的氢气存储于氢气存储器中，之后通过加氢装置为机动车注入氢气。因此，本发明公开的机动车加氢站系统可以生产氢气，可以更便捷的提供氢气，避免了氢气的运输过程，同时生产氢气所用的电能来源于自然能，从而降低了系统的能源消耗，进而降低了氢气的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本发明公开的一种机动车加氢站系统的结构示意图；

图2为本发明公开的另一种机动车加氢站系统的结构示意图；

图3为本发明公开的另一种机动车加氢站系统的结构示意图；

图4为本发明公开的一种氢气发生器的结构示意图；

图5为本发明公开的另一种氢气发生器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种机动车加氢站系统，可以更便捷的为加氢站提供氢气，同时降低氢气的生产成本。

参见图1，图1为本发明公开的一种机动车加氢站系统的结构示意图。

该机动车加氢站系统包括：自然能源发电装置1、氢气发生器2、氢气存储器3和加氢装置4。

其中，自然能源发电装置1可以利用风能、太阳能、水流动能和生物能中的一个或多个产生电能。自然能源发电装置1的电能输出端分别与氢气发生器2和加氢站中的用电单元5连接，自然能源发电装置1产生的电能为加氢站中的用电电源5供电，同时将产生的电能传输至氢气发生器2，电解氢气发生器2中的水或者燃料液，产生氢气和氧气。

实施过程中，自然能源发电装置1可以为风能发电机组、太阳能发电机组、水流动能发电机组和生物质能发电装置中的一个或多个。可以理解的是，当自然能源发电装置1具有上述全部发电装置时，将产生大量的电能，但系统成本可能较高，因此可以根据机动车加氢站所处环境进行选择。

例如：若机动车加氢站系统处于多风环境，则可以选择风能发电机组和太阳能发电机组组成自然能源发电装置1；若机动车加氢站系统周围有河流，则可以选择水流动能发电机组和太阳能发电机组组成自然能源发电装置1；若机动车加氢站系统周围有生物垃圾（如食品垃圾和植物遗体垃圾），则可以进一步将生物质能发电机作为自然能源发电装置1的组成部分。

氢气发生器2的氢气输出端与氢气存储器3的进气口连接，氢气存储器3的出气口与加氢装置4连接，加氢装置4用于为机动车注入氢气。氢气发生器2利用自然能源发电装置1产生的电能制造氢气，并将制造的氢气传输至氢气存储器3进行存储，当机动车加氢气时，通过加氢装置4为机动车注入氢气。

本发明上述公开的机动车加氢站系统可以生产氢气，因此可以更便捷的提供氢气，避免了氢气的运输过程，同时生产氢气所用的电能来源于自然能，从而降低了系统的能源消耗，进而降低了氢气的生产成本。

考虑到大部分的加氢站建设在加油站或高速公路的收费站内，因此当自然能源发电装置1包括风能发电机组和太阳能发电机组时，可以将风力发电机组和太阳能发电机组设置在高速公路或加油站的顶部，或者设置于高速公路或加油站周围的空旷场地。

当机动车加氢站系统处于无风状态，或处于夜间，或者水流动能较小的状态时，自然能源发电装置1可能无法满足加氢站中用电单元的电能需求。为了解决这一问题，本发明公开另一种机动车加氢站系统。

参见图2，图2为本发明公开的另一种机动车加氢站系统的结构示意图。

该机动车加氢站系统包括：自然能源发电装置1、氢气发生器2、氢气存储器3、加氢装置4和氢燃料电池6。

氢气发生器2的氢气输出端与氢气存储器3的进气口连接，氢气存储器3的出气口与加氢装置4连接，加氢装置4用于为机动车注入氢气，同时，氢燃料电池6的进气口与氢气发生器2的氢气输出端和/或氢气存储器3的出气口连接，氢燃料电池6的电能输出端与加氢站的用电单元5连接。氢气发生器2利用自然能源发电装置1产生的电能制造氢气，并将制造的氢气传输至氢气存储器3进行存储，当机动车加氢气时，通过加氢装置4为机动车注入氢气，当自然能源发电装置1产生的电能无法满足用电单元5的用电需求时，氢燃料电池6从氢气发生器2或氢气存储器3获取氢气，并利用氢气发电，为加氢站中的用电单元5供电。

本发明上述公开的机动车加氢站系统，可以在自然能源发电装置1无法满足加氢站中用电单元5的用电需求时，利用氢燃料电池6产生电能并为用电单元5供电，保证了对用电单元5的持续供电。

参见图3，图3为本发明公开的另一种机动车加氢站系统的结构示意图。

该机动车加氢站系统包括：自然能源发电装置1、氢气发生器2、氢气存储器3、加氢装置4、氢燃料电池6和双向电表7。仅就与图2所示机动车加氢站系统的区别进行说明：自然能源发电装置1的电能输出端和氢燃料电池6的电能输出端通过双向电表7连接至电网8，同时加氢站的用电单元5通过双向电表7连接至电网8。

图3所示机动车加氢站系统在发电量较大、有剩余电能的情况下，可将剩余的电能通过双向电表7传输至电网8，其他的用电客户可以通过电网8使用。当机动车加氢站系统处于极端恶劣情况下，无法保证用电单元5的供电时，用电单元5可以从电网8获取电能，将市电作为备用电源。

机动车加氢站系统中的用电单元5从电网8获取电能的过程中，双向电表7正转，自然能源发电装置1向电网8供电的过程中，双向电表7倒转。

在本发明上述公开的各个机动车加氢站系统中，可以进一步设置氧气存储器（图中未示出）。氢气发生器2的氧气输出端与该氧气存储器的进气口连接，氢气发生器2在反应过程中产生的氧气存储于氧气存储器，之后可以将存储有氧气的氧气存储器运输至医疗机构，作为医用氧气使用，也可以提供给其他需要氧气的工业机构使用。

另外，在本发明上述公开的各个机动车加氢站系统中，氢气发生器可以采用多种现有结构。本发明详细公开一种氢气发生器的结构。

参见图4，图4为本发明公开的一种氢气发生器的结构示意图。

该氢气发生器包括主体室41、分隔器42、燃料液存储室43、氢分离室44、催化剂室45、第一软袋46和第二软袋47。

其中，分隔器42设置于主体室41内，将主体室41分隔为相互独立的两个空间，其中一个记为燃料液存储室43，另一个记为氢分离室44。在氢分离室44的侧壁上设置有氢气输出口48。

第二软袋47放置于燃料液存储室43中，用于存储燃料液。燃料液可以是水，也可以是非纯净水、海水，也可以是加入氢化金属燃料液体，对于某些应用来说，还包含稳定剂，如氢氧化钠。在第二软袋47中的燃料液包括一个或多个具有氢的复合金属，一般化学式为MBH₄。M是一个碱金属，从第一组（原集团1A）条的元素周期表中选择，例如锂，钠和钾，在某些情况下M也可以是铵或有机体；B是从组13元素周期表（前组）第IIIA部选定的元素，例如硼，铝和镓；H是氢元素。本发明使用的是硼氢化钠（NaBH₄）。使用硼氢化钠所生产的氢气是典型的高纯度无碳杂质和高湿度的。任何化学氢化物水解所产生的化学氢将有类似的特征。硼氢化钠生产氢能时没有被检测到一氧化碳气体。这是值得注意的，因为大多数燃料电池，尤其是质子交换膜燃料电池和碱性燃料电池，需要高品质的氢气。一氧化碳将会使催化剂中毒，最终将破坏燃料电池。碳氢化合物重整产生氢气的方法，含有一氧化碳和二氧化碳，一氧化碳需要进一步处理，然后将一氧化碳删除。

第一软袋46放置于氢分离室44中，用于对氢气进行净化处理。在第一软袋46上设置有一个出气口，在该出气口处设置有第一气体渗透膜49。

催化剂室45位于主体室41的外部，催化剂室45包括一个入口和一个出口。其中，催化剂室45的入口通过燃料导管410连通至第二软袋47，催化剂室45的出口通过氢气导管411连通至第一软袋46，并且在燃料导管410上设置有泵412。

氢气发生器运行过程中，在泵412的作用下，第二软袋47中的燃料液通过燃料导管410进入催化剂室45中，燃料液在催化剂的作用下发生水解反应生成氢气，生成的氢气通过氢气导管411进入第一软袋46中，之后从第一软袋46上的出气口透过第一气体渗透膜49进入氢分离室44，最终从氢分离室44侧壁上的氢气输出口48排出，排出的氢气被存储于氢气存储器3。

需要说明的是，分隔器42可以为板状结构（如图4所示），该板状结构的分隔器42将主体室41分隔为燃料液存储室43和氢分离室44。当然，分隔器42也可以为其他结构，下面结合图5进行说明。

参见图5，图5为本发明公开的另一种氢气发生器的结构示意图。

该氢气发生器包括主体室41、分隔器42、燃料液存储室43、氢分离室44、催化剂室45、第一软袋46和第二软袋47。图5所示氢气发生器与图4所示氢气发生器的区别仅在于分隔器42的结构，下面进行详细说明。

分隔器42包括第一支架421、第二支架422、第一调节器423、第二调节器424和主体425。其中，第一支架421和第二支架422分别固定安装在主体室41中靠近氢分离室端的内壁上，主体425可滑动的安装在主体室41中靠近燃料液存储室端的内壁上，第一调节器423的一端连接至第一支架421、另一端连接至主体425，第二调节器424的一端连接至第二支架422、另一端连接至主体425。

在氢气发生器运行过程中第一调节器423和第二调节器424推动主体425向燃料液存储室所处方向移动。实施中，第一调节器423和第二调节器424可以采用弹簧、弹簧钢板或充气弹簧活塞。

随着水解反应的进行，第二软袋47中的燃料液被逐渐消耗，当分隔器42采用图5所示结构时，第一调节器423和第二调节器424推动主体425向燃料液存储室所处方向移动，有利于保持第二软袋47的压力恒定，使得第二软袋47中的燃料液更容易进入催化剂室45中。

优选的，在燃料液存储室43的侧壁上设置有排放管道413，氢气发生器中的第二软袋47上设置有出气口（图中未示出），在第二软袋47的出气口处设置有第二气体渗透膜414。当催化剂室45中的氢气通过燃料导管410进入第二软袋47时，氢气可以通过第二软袋47上的出气口进入燃料液存储室43，最终通过排放管道413排出，排出的氢气被存储于氢气存储器3。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种机动车加氢站系统，其特征在于，所述机动车加氢站系统位于加油站或者高速公路的收费站内，所述机动车加氢站包括自然能源发电装置、氢气发生器、氢气存储器和加氢装置；

所述氢气发生器电解水或者燃料液，产生氢气和氧气，所述氢气发生器的氢气输出端与所述氢气存储器的进气口连接；

所述氢气存储器的出气口与所述加氢装置连接；

所述加氢装置用于为机动车注入氢气。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括氢燃料电池，所述氢燃料电池的进气口与所述氢气发生器的氢气输出端和/或所述氢气存储器的出气口连接，所述氢燃料电池的电能输出端与所述加氢站的用电单元连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步包括氧气存储器，所述氢气发生器的氧气输出端与所述氧气存储器的进气口连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述自然能源发电装置的电能输出端和所述氢燃料电池的电能输出端通过双向电表与电网连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述加氢站的用电单元通过所述双向电表连接至所述电网。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述自然能源发电装置包括风能发电机组、太阳能发电机组、水流动能发电机组和生物质能发电装置中的一个或多个。

7.根据权利要求6中任一项所述的系统，其特征在于，所述氢气发生器包括主体室、分隔器、燃料液存储室、氢分离室、催化剂室、第一软袋和第二软袋；

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述分隔器包括第一支架、第二支架、第一调节器、第二调节器和主体；

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述燃料液存储室的侧壁上设置有排放管道，氢气发生器中的第二软袋上设置有出气口，所述第二软袋的出气口处设置有第二气体渗透膜。