CN111370732B - 一种储氢罐组的加热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储氢罐组的加热系统，包括装载储氢罐组的壳体以及将壳体与燃料电池风机口连通的导流管件，所述储氢罐组由多个储氢罐组成，所述壳体内设有多个装载储氢罐的腔体，所述腔体与导流管件的内腔连通形成空气流道，所述燃料电池风机将带有热量的尾气从空气流道中排出；所述壳体包括上壳体和下壳体，所述下壳体的腔体底部均设有与储氢罐底端配合的支撑组件，所述上壳体远离下壳体的一端设有固定储氢罐组的固定结构。本发明的优点在于，通过导流管件将壳体与燃料电池风机连通，将燃料电池所产生的热量进行回收利用，实现对腔体内的储氢罐组进行加热，取代了原加热装置所需要额外的电能，不仅提高了能量利用率，还减少额外电能的浪费。

Description

一种储氢罐组的加热系统
技术领域
本发明涉及储氢容器加热的技术领域，具体为一种储氢罐组的加热系统。
背景技术
燃料电池是一种借着电化学反应，直接利用含氢燃料和空气经作用后产生电力的装置。氢能以其转化效率高、燃烧产物洁净以及用途多样化等突出优点,被认为是新世纪的重要二次能源。经济规模制氢、安全可靠输配氢气、氢的经济高效应用是氢经济的重要组成部分。其中,经济、高效、安全的储氢技术是氢能利用走向实用化的关键,已成为国际上的研究热点,我国的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》也将其列为重要发展方向。
目前，最有被大量实际应用的储氢方式为高压储氢和金属氢化物储氢。其中，高压储氢由于具有储氢结构简单、质量储氢密度高、充装和排放速度快等突出优点而备受重视，但是，由于高压氢装置潜在的危险性以及人们存在对高压氢气的心理畏惧，目前这类存储方式的大范围推广仍受到极大的阻力；在一般性的应用领域，如在电动车中所使用的小型储氢罐组中，一般都是使用金属氢化物储氢罐组进行储氢。
由于储氢合金吸放氢过程具有显著热效应，吸氢时放热，而放氢时吸热，且吸、放热量很大，因此金属氢化物储氢罐组需要利用适当的方式将储氢罐组予以加热，以提升放氢速率。然而，在现有技术中，给予储氢罐组加热一般都是通过设置独立的电热装置为储氢罐组予以加热，但该电热装置也需要额外的电能才能实现加热。
而燃料电池工作时产生大量余热，这部分余热被尾气携带并通过燃料电池风机吹走，以功率500W的燃料电池为例，由于燃料电池的效率约50％，尾气携带的热功率与燃料电池的功率相当，并且其尾气温度可达60℃左右，尾气流量4～5m3/min，这样就使得采用独立的电热装置为储氢罐组予以加热，使得燃料电池所产生的热量完全浪费，不仅能量的利用率低还浪费额外的电能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提供一种提高能量利用率的储氢罐组的加热系统，以解决现有加热装置不仅能量利用率低还浪费额外电能的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种储氢罐组的加热系统，包括装载储氢罐组的壳体以及将壳体与燃料电池风机口连通的导流管件，所述储氢罐组由多个储氢罐组成，所述壳体内设有多个装载储氢罐的腔体，所述腔体直径大于储氢罐的直径，所述腔体与导流管件的内腔连通形成空气流道，所述燃料电池风机将带有热量的尾气从空气流道中排出；
所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体与下壳体之间通过螺栓连接，所述下壳体的腔体底部均设有与储氢罐底端配合的支撑组件，所述支撑组件设有多个上下贯通的通孔，所述上壳体远离下壳体的一端设有固定储氢罐组的固定结构。
优选地，所述壳体内设有四个呈方形分布的腔体。
优选地，所述固定结构包括第一压板、第二压板和工字限位板，所述第一压板和第二压板沿壳体轴线对称压设在储氢罐的上端用于限制储氢罐的轴向运动，所述限位板对第一压板和第二压板进行压紧固定，并且通过螺丝依次将工字限位板、第一压板和第二压板固定在上壳体上端，所述工字限位板四个端部均抵压在四个储氢罐的侧面用于限制储氢罐的周向运动。
优选地，所述第一压板由两个第一压环、第一连接杆和固定在第一压环上的第一固定板组成，所述第一压环之间通过第一连接杆连接，所述第一固定板远离第一压环的端部为台阶状，所述第二压板同样的由两个第二压环、第一连接杆和固定在第二压环上的第二固定板组成，所述第二压环之间通过第二连接杆连接，所述第二固定板远离第二压环的端部为能够与第一固定板台阶状的端部相配合的台阶状，所述螺丝依次穿过工字限位板以及第一固定板与第二固定板配合处的端部并将其固定在上壳体上端。
优选地，所述储氢罐外侧的腔体均固定有螺旋形导流翅片。
优选地，所述壳体远离导流管件的一端还设有盖板，所述盖板上设有多个排气孔和与储氢罐阀门配合的安装孔。
优选地，所述盖板上还安装有把手。
优选地，所述壳体与导流管件之间还固定有与壳体配合的密封组件，所述密封组件材质为橡胶材质。
优选地，所述导流管件为弧形弯管。
优选地，所述导流管件为直形管道。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过导流管件将壳体与燃料电池风机连通，将燃料电池所产生的热量进行回收利用，实现对腔体内的储氢罐组进行加热，取代了原加热装置所需要额外的电能，不仅提高了能量利用率，还减少额外电能的浪费。
2、通过固定结构的设置，实现对储氢罐组的全方位限位，保证储氢罐组能够稳定固定在壳体内，并且也方便储氢罐组的跟换。
3、通过螺旋形导流翅片的设置，引导带有余热的尾气沿储氢罐表面螺旋形流动，增加传热长度，避免腔体与罐体之间的间隙空气流量分配不均匀导致的加热不均匀。
4、通过盖板上还安装有能够拆卸的把手，方便该加热系统的提取和拆装。
附图说明
图1为本发明实施例的一种储氢罐组的加热系统高位状态的结构示意图；
图2为本发明实施例壳体的结构示意图；
图3为本发明实施例储氢罐组组装固定的局部示意图；
图4为本发明实施例第一压板的结构示意图；
图5为本发明实施例第二压板的结构示意图；
图6为本发明实施例工字限位板的结构示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参阅图1至图3，本实施例公开了一种储氢罐组的加热系统，包括装载储氢罐组1的壳体2以及将壳体2与燃料电池风机3机口连通的导流管件4，所述储氢罐组1由多个储氢罐11组成，所述壳体2内设有多个装载储氢罐11 的腔体(图中未标注)，所述腔体直径大于储氢罐11的直径，所述腔体与导流管件4的内腔连通形成空气流道，所述燃料电池风机3将带有热量的尾气从空气流道中排出，将燃料电池所产生的热量进行回收利用，实现对腔体内的储氢罐11进行加热，取代了原加热装置所需要额外的电能，不仅提高了能量利用率，还减少额外电能的浪费。
所述壳体2包括上壳体21、下壳体22、支撑组件23和固定结构24，所述上壳体21与下壳体22之间由壳身上凸台处的螺栓(图中未示)连接，所述下壳体22的腔体底部均设有与储氢罐11底端配合的支撑组件23，所述支撑组件23设有多个上下贯通的通孔231，保证腔体与导流管件4的内腔连通形成空气流道；所述上壳体21远离下壳体22的一端设有固定储氢罐组1的固定结构24，通过固定结构24将储氢罐组1固定在壳体2内。
具体的，在本实施例中，所述壳体2内设有四个呈方形分布的腔体；参阅图3至图6，所述固定结构24包括第一压板241、第二压板242和工字限位板243，所述第一压板241和第二压板242沿壳体2轴线对称压设在储氢罐 11的上端用于限制储氢罐11的轴向运动，所述限位板243对第一压板241和第二压板242进行压紧固定，并且通过螺丝依次将工字限位板243、第一压板 241和第二压板242固定在上壳体上端，所述工字限位板243四个端部均抵压在四个储氢罐11的侧面用于限制储氢罐11的周向运动，通过第一压板241、第二压板242和工字限位板243实现对储氢罐组1的轴向和周向运动，从而实现了对储氢罐组1的全方位限位，保证储氢罐组1能够稳定固定在壳体2 内，并且也方便储氢罐组1的跟换。
进一步的，所述第一压板241由两个第一压环2411、第一连接杆2412和固定在第一压环2411上的第一固定板2413组成，所述第一压环2411之间通过第一连接杆2412连接，所述第一固定板2413远离第一压环2411的端部为台阶状，所述第一固定板2413之间端部还连接有与第一固定板2413垂直的第一纵杆2414，所述第一纵杆2414与第一固定板2413上表面齐平，所述第二压板242同样的由两个第二压环2421、第二连接杆2422和固定在第二压环2421上的第二固定板2423组成，所述第二压环2421之间通过第二连接杆2422 连接，所述第二固定板2423远离第二压环2421的端部为能够与第一固定板 2413台阶状的端部相配合的台阶状，所述第二固定板2423之间端部还连接有与第二固定板2423垂直的第二纵杆2424，所述第二纵杆2424与第二固定板 2413下表面齐平，使得第一固定板2413与第二固定板2423配合后上端面齐平，保证工字限位板243的安装；所述螺丝依次穿过工字限位板243以及第一固定板2413与第二固定板2423配合处的端部并将其固定在上壳体21上端。
进一步的，所述储氢罐11外侧的腔体均固定有螺旋形导流翅片(图中未示)，用于改变尾气流动方向，引导尾气沿储氢罐体表面螺旋形流动，增加传热长度，避免腔体与罐体之间的间隙空气流量分配不均匀导致的加热不均匀。
再进一步的，所述螺旋形导流翅片的宽度与腔体和罐体之间的间隙相同，即螺旋形导流翅片两侧分别贴合在腔体内壁和储氢罐11外壁上，以避免安装间隙中形成空气旁流。
进一步的，参阅图1，所述壳体2远离导流管件4的一端还设有盖板5，所述盖板5上设有多个排气孔51和与储氢罐11阀门配合的安装孔52，通过多个排气孔51的设置，使得空气流道是畅通不封堵；所述盖板5上还安装有能够拆卸的把手6，方便直接该加热系统的提取和拆装。
进一步的，再参阅图1，所述壳体2与导流管件4之间还固定有与壳体1 底端配合的密封组件7，所述密封组件7材质为橡胶材质，防止热量从壳体2 与导流管件4的安装处流出，提高该加热系统的密封性。
所述导流管件4为弧形弯管或直形管道，具体的，针对装载于氢燃料电池电动摩托车上的储氢罐组1，将导流管件4设为弧形弯管，保证储氢罐组1 能够根据电动车的车架结构特点采用立式倾斜布置；另外，针对装载于氢燃料电池电动汽车上的储氢罐组1，将导流管件4设为直形管道，保证储氢罐组 1能够根据汽车的车架结构特点采用卧式水平布置。
本实施例的工作原理是：将上壳体21与下壳体22连接段对齐，并通过壳身上凸台处的螺栓(图中未示)连接固定，再将下壳体22通过密封组件7 与导流管件4连接，然后将导流管件4远离下壳体的一端与燃料电池风机3 机口连接，最后将四个储氢罐11组成的储氢罐组1装载到壳体2对应的腔体内，通过第一压板241和第二压板242对称压设在储氢罐11的顶端，并且保证第二固定板2423远离第二压环2421的端部与第一固定板2413远离第一压环2411的端部相配合，使得第一固定板2413与第二固定板2423配合后上端面齐平，然后在其上端面通过螺丝固定工字限位板243，完成对储氢罐组1的安装固定，最后将盖板5固定在上壳体21的上端，完成安装；
具体使用时，通过燃料电池风机3将带有余热的尾气通过导流管件4输送到壳体2的腔体内，通过螺旋形导流翅片引导尾气沿储氢罐11外表面螺旋形流动，实现对储氢罐组1的加热，最后尾气从盖板5上的排气孔51排出。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。

Claims (9)

1.一种储氢罐组的加热系统，其特征在于：包括装载储氢罐组的壳体以及将壳体与燃料电池风机口连通的导流管件，所述储氢罐组由多个储氢罐组成，所述壳体内设有多个装载储氢罐的腔体，所述腔体直径大于储氢罐的直径，所述腔体与导流管件的内腔连通形成空气流道，所述燃料电池风机将带有热量的尾气从空气流道中排出；
所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体与下壳体之间通过螺栓连接，所述下壳体的腔体底部均设有与储氢罐底端配合的支撑组件，所述支撑组件设有多个上下贯通的通孔，所述上壳体远离下壳体的一端设有固定储氢罐组的固定结构；
所述固定结构包括第一压板、第二压板和工字限位板，所述第一压板和第二压板沿壳体轴线对称压设在储氢罐的上端用于限制储氢罐的轴向运动，所述限位板对第一压板和第二压板进行压紧固定，并且通过螺丝依次将工字限位板、第一压板和第二压板固定在上壳体上端，所述工字限位板四个端部均抵压在四个储氢罐的侧面用于限制储氢罐的周向运动。
2.根据权利要求1所述的一种储氢罐组的加热系统，其特征在于：所述壳体内设有四个呈方形分布的腔体。
3.根据权利要求1所述的一种储氢罐组的加热系统，其特征在于：所述第一压板由两个第一压环、第一连接杆和固定在第一压环上的第一固定板组成，所述第一压环之间通过第一连接杆连接，所述第一固定板远离第一压环的端部为台阶状，所述第二压板同样的由两个第二压环、第一连接杆和固定在第二压环上的第二固定板组成，所述第二压环之间通过第二连接杆连接，所述第二固定板远离第二压环的端部为能够与第一固定板台阶状的端部相配合的台阶状，所述螺丝依次穿过工字限位板以及第一固定板与第二固定板配合处的端部并将其固定在上壳体上端。
4.根据权利要求1所述的一种储氢罐组的加热系统，其特征在于：所述储氢罐外侧的腔体均固定有螺旋形导流翅片。
5.根据权利要求1所述的一种储氢罐组的加热系统，其特征在于：所述壳体远离导流管件的一端还设有盖板，所述盖板上设有多个排气孔和与储氢罐阀门配合的安装孔。
6.根据权利要求5所述的一种储氢罐组的加热系统，其特征在于：所述盖板上还安装有把手。
7.根据权利要求1所述的一种储氢罐组的加热系统，其特征在于：所述壳体与导流管件之间还固定有与壳体配合的密封组件，所述密封组件的材质为橡胶材质。
8.根据权利要求1所述的一种储氢罐组的加热系统，其特征在于：所述导流管件为弧形弯管。
9.根据权利要求1所述的一种储氢罐组的加热系统，其特征在于：所述导流管件为直形管道。
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