CN106876748A - 一种基于液态储氢的一体化燃料存储装置 - Google Patents

一种基于液态储氢的一体化燃料存储装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于液态储氢的一体化燃料存储装置，用于连接外部供氢反应系统，该装置包括原液储气罐(5)和废液存储器(4)，所述的废液存储器(4)为压缩式袋状存储器，所述的废液存储器(4)固定在原液储气罐(5)内，原液储气罐(5)上设有原液加液口(3)、原液输出口(7)、废液输入口(6)和废液排放口(2)，所述的原液加液口(3)和原液输出口(7)均连通至原液储气罐(5)，所述的废液输出口和废液排放口(2)分别穿过原液储气罐(5)侧壁连通至废液存储器(4)。与现有技术相比，本发明结构简单，大大的提升了空间的利用效率，保证了密封性。

Description

一种基于液态储氢的一体化燃料存储装置
技术领域
本发明涉及一种燃料存储装置，尤其是涉及一种基于液态储氢的一体化燃料存储装置。
背景技术
燃料电池是一种电化学反应装置，直接将化学能转换为电能。根据电解质的不同，可以分为质子交换膜燃料电池，碱性燃料电池，磷酸型燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池。质子交换膜燃料电池工作温度低，电流密度大，响应速度快，性能稳定。而且反应生成物只有水，不存在腐蚀性。因此，质子交换膜燃料电池在车辆交通和备用电源等领域具有广阔的市场前景。
氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源，在燃料电池以及代替化石燃料等方面展现了很好的应用前景。在实际应用过程中，其储存和运输是关键。寻找高效低成本且能够规模化利用的储氢方法更是关键。目前，工业上主要采用在-253℃的液化氢或350～700个大气压下高压氢等储运技术，高压氢或液化氢技术及其应用所需能耗是制氢成本的20倍以上，且存在泄漏或储氢罐压力过高等安全隐患。
中国地质大学武汉可持续能源实验室研究团队，在中组部第二批“千人计划”程寒松教授的带领下,在原美国工作基础上,通过长期的探索和研究,发现了一类液态有机共扼分子储氢材料,此类材料具有熔点低(目前开发的技术已低至-20℃)、闪点高(150℃以上)、并在自制高效催化剂作用下,释放气体纯度高(99.99％)、脱氢温度低约(150℃)等特点,且循环寿命高(2000次以上)、可逆性强,并且不产生一氧化碳等毒害燃料电池的气体。作为氢的载体，这类材料在使用过程中始终以液态方式存在，可以像石油一样在常温常压下储存和运输,完全可利用现有汽油输送方式和加油站构架。
常用的液态储氢装置采用了两个同体积的箱体分别用于存储液态氢源材料，以及脱氢后的液态储氢载体，该方法占用了很大一部分体积。CN104979574提出了一种基于氢燃料电池的液态氢源材料供氢反应系统，该系统采用了原液与废液一体化的储氢罐设计，在储氢罐中间添加隔板，隔板两边分别用于储存原液以及废液。该储氢罐中间添加活动隔板，不能保两边存储室的密封性，存在一定的隐患。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于液态储氢的一体化燃料存储装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于液态储氢的一体化燃料存储装置，用于连接外部供氢反应系统，该装置包括原液储气罐和废液存储器，所述的废液存储器为压缩式袋状存储器，所述的废液存储器固定在原液储气罐内，原液储气罐上设有原液加液口、原液输出口、废液输入口和废液排放口，所述的原液加液口和原液输出口均连通至原液储气罐，所述的废液输出口和废液排放口分别穿过原液储气罐侧壁连通至废液存储器。
所述的废液存储器上端部为活动端，下端部通过弹性支架固定在原液储气罐底部。
所述的原液加液口和废液排放口通过一体式接口与外部原料存储装置和外部废液存储装置连接，所述的一体式接口上设有两路管路，分别为原液管路和废液管路，所述的原液管路一端连通原液加液口，原液管路另一端连通外部原料存储装置，所述的废液管路一端连通废液排放口，废液管路另一端连通外部废液存储装置。
所述的废液排放口的口径大于原液加液口的口径，进而一体式接口中的废液管路大于原液管路的管径。
该存储装置中还设有液位监测传感器，所述的液位监测传感器设置在原液储气罐中。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明废液存储器采用压缩式袋状存储器并固定在原液储气罐内，实现了原液和废液分离的同时又实现了一体式设计，大大的提升了空间的利用效率，保证了密封性；
(2)本发明的燃料存储装置由于废液存储器位于原液储气罐内，可以通过原液与废液进行初步的换热，对原液在进入外部供氢反应系统中的反应釜前进行初步加热，实现了能源的充分利用；
(3)本发明废液存储器一端需固定于原液储气罐底部，防止其在运动过程中的晃动而产生不良影响，结构稳定；
(4)本发明二合一的一体式接口结构紧凑，不同口径的废液排放口和原液加液口，合理的控制了原液添加与废液排放的速度；
(5)本发明液位监测传感器方便对原液储气罐中的原液进行检测，从而方便配合外部自动加原液的装置进行原液自动添加。
附图说明
图1为本发明基于液态储氢的一体化燃料存储装置的结构示意图；
图2为本发明一体式接口的剖面图；
图3为本发明液位监测传感器的安装示意图。
图中，1为一体式接口，2为废液排放口，3为原液加液口，4为废液存储器，5为原液储气罐，6为废液输入口，7为原液输出口，8为废液管路，9为原液管路，10为电缆接口，11为液位监测传感器，12为外接控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种基于液态储氢的一体化燃料存储装置，用于连接外部供氢反应系统，该装置包括原液储气罐5和废液存储器4，废液存储器4为压缩式袋状存储器，废液存储器4固定在原液储气罐5内，原液储气罐5上设有原液加液口3、原液输出口7、废液输入口6和废液排放口2，原液加液口3和原液输出口7均连通至原液储气罐5，废液输出口和废液排放口2分别穿过原液储气罐5侧壁连通至废液存储器4。废液存储器4上端部为活动端，下端部通过弹性支架固定在原液储气罐5底部。
如图2所示，原液加液口3和废液排放口2通过一体式接口1与外部原料存储装置和外部废液存储装置连接，一体式接口1上设有两路管路，分别为原液管路9和废液管路8，原液管路9一端连通原液加液口3，原液管路9另一端连通外部原料存储装置，废液管路8一端连通废液排放口2，废液管路8另一端连通外部废液存储装置。废液排放口2的口径大于原液加液口3的口径，进而一体式接口1中的废液管路8大于原液管路9的管径。
如图3所示，该存储装置中还设有液位监测传感器11，液位监测传感器11设置在原液储气罐5中。液位监测传感器11连接外接控制器12，所用液位监测传感器11为浮球式液位监测传感器11。浮球式液位监测传感器11由磁性浮球、测量导管、信号单元、电子单元、接线盒及安装件组成，一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿测量导管上下移动，导管内装有测量元件，它可以在外磁作用下将被测液位信号转换成正比于液位变化的电阻信号，并将电子单元转换成4～20mA或其它标准信号输出。将液位监测传感器11安置在原液储气罐5内，并将液位监测传感器11通过电缆连接外接控制器12，随着液位变化转换而成的标准电流信号被外接控制器12检测到，从而实时监测原液储气罐5中液位数据，在一体式接口1上设有用于将电缆引出的电缆接口10。
本发明的工作原理：开始工作前，通过一体式接口1中的原液管路9对原液储气罐5添加原液，此时原液储气罐5充满原液，废液存储器4处于被压缩状态。
原液储气罐5中的原液经过原液泵，通过原液输出口7进入反应釜反应产生氢气和废液。产生的废液经过一系列的过程最终通过废液输入口6进入废液存储器4中。最终原液使用完，废液存储器4中充满废液膨胀占据了储气罐的整个空间。
结束工作时，通过一体式接口1中的废液管路8对废液存储器4中的废液进行吸出并再次对原液储气罐5中加满原液。
设计过程中废液存储器4采用的是比较软而又不溶于原液(液态氢源材料)和储氢载体的材料。并且其一端需固定于原液储气罐5的底部，防止其在运动过程中的晃动而产生不良影响。

Claims (5)

1.一种基于液态储氢的一体化燃料存储装置，用于连接外部供氢反应系统，其特征在于，该装置包括原液储气罐(5)和废液存储器(4)，所述的废液存储器(4)为压缩式袋状存储器，所述的废液存储器(4)固定在原液储气罐(5)内，原液储气罐(5)上设有原液加液口(3)、原液输出口(7)、废液输入口(6)和废液排放口(2)，所述的原液加液口(3)和原液输出口(7)均连通至原液储气罐(5)，所述的废液输出口和废液排放口(2)分别穿过原液储气罐(5)侧壁连通至废液存储器(4)。
2.根据权利要求1所述的一种基于液态储氢的一体化燃料存储装置，其特征在于，所述的废液存储器(4)上端部为活动端，下端部通过弹性支架固定在原液储气罐(5)底部。
3.根据权利要求1所述的一种基于液态储氢的一体化燃料存储装置，其特征在于，所述的原液加液口(3)和废液排放口(2)通过一体式接口(1)与外部原料存储装置和外部废液存储装置连接，所述的一体式接口(1)上设有两路管路，分别为原液管路(9)和废液管路(8)，所述的原液管路(9)一端连通原液加液口(3)，原液管路(9)另一端连通外部原料存储装置，所述的废液管路(8)一端连通废液排放口(2)，废液管路(8)另一端连通外部废液存储装置。
4.根据权利要求3所述的一种基于液态储氢的一体化燃料存储装置，其特征在于，所述的废液排放口(2)的口径大于原液加液口(3)的口径，进而一体式接口(1)中的废液管路(8)大于原液管路(9)的管径。
5.根据权利要求1所述的一种基于液态储氢的一体化燃料存储装置，其特征在于，该存储装置中还设有液位监测传感器(11)，所述的液位监测传感器(11)设置在原液储气罐(5)中。
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