CN111883802B - 一种氢气缓冲装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种单口凹形低压氢气缓冲装置，包括缓冲罐、气体分配器、缓冲罐压力表、第一进气管路、设置于第一进气管路上的进气阀门、第二进气管路、排气管路以及设置于排气管路上的出气阀门；其中，缓冲罐通过第二进气管路连接气体分配器，气体分配器连接于第一进气管路与排气管路之间，缓冲罐压力表连接于气体分配器上。本发明提供的一种单口凹形低压氢气缓冲装置，解决了现有甲醇水重整氢燃料电池发电机中存在效率低下、成本高昂、具有很大的安全隐患以及造成一定环境污染的问题。

Description

一种氢气缓冲装置
技术领域
本发明涉及甲醇燃料技术领域，特别是涉及一种氢气缓冲装置。
背景技术
氢能是公认的清洁能源，并且我国已在氢能领域取得了多方面的进展，在不久的将来有望成为氢能技术和应用领先的国家之一，也被国际公认为最有可能率先实现氢能产业化的国家。市场已出现电解水制氢，液态氢气罐等产品；电解水制氢是本末倒置，只能用于削峰填谷或冗余电使用。
当今氢气应用的世界难题就是如何进行液态氢气罐的储存与运输，由于储存氢气必然是高压，然而高压氢气非常危险，包括加氢站时有爆炸，一旦出事，如导弹般可以直接摧毁一栋大厦，因而市面上出现了一种甲醇水重整制氢结合氢燃料电池的发电机，产氢纯度高达99 .99％。
但在实践中发现，由于目前市面上常见的以甲醇水为原料的氢能发电机在实际应用中只能进行不产氢或连续不断产氢操作，产出用不完的氢气则需直接排放至大气，不仅效率低下而且有很大的安全隐患，且市面上用于存储氢气的缓冲罐多为圆柱体，结构单一，接口繁多，而符合材质要求的又价格不菲，且甲醇水重整氢燃料电池发电机内部空间有限。
因此，需要提供一种氢气缓冲装置以解决上述技术问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种氢气缓冲装置，解决了现有甲醇水重整氢燃料电池发电机中存在效率低下、成本高昂、具有很大的安全隐患以及造成一定环境污染的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种氢气缓冲装置，包括缓冲罐1、气体分配器6、缓冲罐压力表7、第一进气管路4、设置于所述第一进气管路4上的进气阀门5、第二进气管路3、排气管路10以及设置于所述排气管路10上的出气阀门9；其中，所述缓冲罐1通过所述第二进气管路3连接所述气体分配器6，所述气体分配器 6连接于所述第一进气管路4与所述排气管路10之间，所述缓冲罐压力表7连接于所述气体分配器6上。
优选，所述排气管路10的一端依次设有单向阀11、流体输送管12与减压阀13，所述排气管路10的另一端连接所述气体分配器6。
优选，氢气缓冲装置进一步包括置换纯化装置，所述置换纯化装置通过所述第一进气管路4与所述气体分配器6连接。
优选，所述缓冲罐1的形状为根据制氢系统体积与内部空间结构而设置；和/或，所述缓冲罐1的形状为根据甲醇水重整氢燃料电池发电机体积与内部空间结构而设置。
优选，所述缓冲罐压力表7上设有压力传感器8，所述压力传感器8连接所述制氢系统。
优选，所述缓冲罐1、所述气体分配器6、所述第一进气管路4、所述第二进气管路3、所述排气管路10以及所述单向阀11为采用不锈钢材质制成，所述气体分配器6为十字螺纹接口。
优选，所述缓冲罐1与所述第二进气管路3连接处之间设有进出口接头。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种氢气缓冲装置，解决了现有甲醇水重整氢燃料电池发电机中存在效率低下、成本高昂、具有很大的安全隐患以及造成一定环境污染的问题。
附图说明
图1是本发明实施例公开的一种氢气缓冲装置的结构示意图；
图2是本发明实施例公开的一种氢气缓冲装置的组合结构示意图。
缓冲罐1；进出口接头2；第二进气管路3；第一进气管路4；进气阀门5；气体分配器6；缓冲罐压力表7；压力传感器8；出气阀门9；排气管路10；单向阀11；流体输送管12；减压阀13。
具体实施方式
下面结合图示对本发明的技术方案进行详述。
请参阅图1～图2，图1是本发明实施例公开的一种氢气缓冲装置的结构示意图。如图1所示，本实施例的氢气缓冲装置，包括缓冲罐1、气体分配器6、缓冲罐压力表7、第一进气管路4、设置于第一进气管路4上的进气阀门5、第二进气管路3、排气管路10以及设置于排气管路10上的出气阀门9；其中，缓冲罐1通过第二进气管路3连接气体分配器6，气体分配器6连接于第一进气管路4与排气管路10之间，缓冲罐压力表7连接于气体分配器6上；
以及，排气管路10的一端依次设有单向阀11、流体输送管12与减压阀13，排气管路10的另一端连接气体分配器6；
以及，氢气缓冲装置进一步包括置换纯化装置，置换纯化装置通过第一进气管路4与气体分配器6连接；
以及，缓冲罐1的形状为根据制氢系统体积与内部空间结构而设置；和/或，缓冲罐1的形状为根据甲醇水重整氢燃料电池发电机体积与内部空间结构而设置；
以及，缓冲罐压力表7上设有压力传感器8，压力传感器8连接制氢系统；
以及，缓冲罐1、气体分配器6、第一进气管路4、第二进气管路3、排气管路10以及单向阀11为采用不锈钢材质制成，气体分配器6为十字螺纹接口；
以及，缓冲罐1与第二进气管路3连接处之间设有进出口接头2。
在本实施例中，若没有氢气缓冲装置，制氢机产生的氢气经过减压阀13后直接进入氢燃料电池发电，当负载功耗降低，氢气需求量减少，制氢机必须减少甲醇水原理的输入，但负载降低是即时反应，此时制氢机内部的氢气并没有立即减少，需要一个过程，那么多余的氢气只能排出，否则压力平衡被破坏，存在安全风险；反之，当负载功耗加大，制氢机增加甲醇水原料同样不能及时响应产氢量不够，可能导致负载宕机，或发电机本身宕机，所以为了保障负载动态功耗需要，必须有一个氢气缓冲装置，这是此类甲醇水重整氢燃料电池发电机闭环设计的前提条件。
以及，闭环设计原理是，改变氢燃料电池氢源对象，改为低压氢气缓冲装置；一般氢气缓冲装置压力比氢燃料电池对氢气压力要求高出1～3倍，当发电机负载功率加大，氢气需求流量加大，当缓冲装置压力下降到15PSI或第一指定值时，系统通知制氢机可以进甲醇水原料产氢，而在产氢之前的氢源由缓冲装置提供，对负载没有影响，产生的氢气进入缓冲罐，同时也进入燃料电池；如果缓冲装置压力达到30PSI或第二指定值时，制氢机系统会停止产氢，当然在到达30PSI或第二指定值之前，系统会调整甲醇水的进入量，维持整个发电机与负载之间的平衡；其中，缓冲罐140L的设计是为了给制氢机调整时间，及满足负载功耗需要的氢源缓冲。尤其是制氢机与燃料电池组成的发电机作为备用电源时，氢气缓冲装置作用非常关键，当市电断电时，发电机开始运作，但制氢机从热待机到额定氢气流量输出需要30秒，这期间氢燃料电池需要的氢气来自缓冲装置，从原理上我们可以看出低压氢气缓冲装置是闭环设计的前提条件，也是应用发电动态快速响应的关键。
优选，从图1中可以看出低压缓冲装置压力比较低，不超过30PSI，对于昂贵的氢燃料电池来说，更为安全，再经过减压调压阀处理，对整个甲醇水重整氢燃料电池发电机来说，可以理解为低压产品，安全可靠性更高，符合更多场景的应用。
优选，由于氢燃料电池对氢气纯度要求达到99 .95％以上，在低压缓冲装置置换应用前，需对低压缓冲装置置换内气体进行置换纯化，纯化原理是根据气体扩散原理和轻分子的运动速度快等特点。
在本实施例中，本发明不仅解决了重整制氢技术领域中闭环设计需要，能够极大提高发电机效率；还能为甲醇水重整制氢及氢燃料电池应用提供更安全的保障，并能改变传统设计思路，降低成本及简化工艺。
举例来说，本发明的低压氢气缓冲装置压力安全，氢燃料电池入口前端只有2级低压氢气；且整个发电机系统更加稳定，电力输出更加平稳；而缓冲装置的存在提供了动态快速响应的必要条件，继而为甲醇水重整制氢及氢燃料电池应用提供更安全的保障。
又举例来说，本发明接口少(单口) ，能够有效的降低成本，并因氢气是最小分子，能有效的减少氢气泄漏的可能；且通过简化安装工艺，能够更利于甲醇水重整氢燃料电池整合布局与设计。
优选，本发明中的缓冲罐1的形状为根据制氢系统体积与内部空间结构而设置；和/或，缓冲罐1的形状为根据甲醇水重整氢燃料电池发电机体积与内部空间结构而设置，如“凹”形，“管”形等都可以，因而本发明不做任何限定；
以及，因为氢气压力只有30PSI，设计耐压值放大2～3倍即可，同样为单口设计氢气置换纯化方法一样，而缓冲罐1形状的设计是根据制氢机体积与内部结构的特殊性而变化，图示为“凹”形，考虑空间需要，可用于放置系统备用电池于该凹处。
可见，实施上图所描述的氢气缓冲装置及方法，解决了现有甲醇水重整氢燃料电池发电机中存在效率低下、成本高昂、具有很大的安全隐患以及造成一定环境污染的问题。
此外，实施上图所描述的氢气缓冲装置及方法，具有保护环境、减少噪音污染与提高发电效率的优势。
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种氢气缓冲装置，其特征在于：包括缓冲罐(1)、气体分配器(6)、缓冲罐压力表(7)、第一进气管路(4)、设置于所述第一进气管路(4)上的进气阀门(5)、第二进气管路(3)、排气管路(10)以及设置于所述排气管路(10)上的出气阀门(9) ；其中，所述缓冲罐(1)通过所述第二进气管路(3)连接所述气体分配器(6) ，所述气体分配器(6)连接于所述第一进气管路(4)与所述排气管路(10)之间，所述缓冲罐压力表(7)连接于所述气体分配器(6)上，所述缓冲罐压力表(7)上设有压力传感器(8) ，所述压力传感器(8)连接制氢系统，所述缓冲罐（1）为单口凹形结构，且所述缓冲罐（1）的压力不超过30PSI。
2.根据权利要求1所述的氢气缓冲装置，其特征在于：所述排气管路(10) 的一端依次设有单向阀(11)、流体输送管(12)与减压阀(13) ，所述排气管路(10)的另一端连接所述气体分配器(6)。
3.根据权利要求2所述的氢气缓冲装置，其特征在于：氢气缓冲装置进一步包括置换纯化装置，所述置换纯化装置通过所述第一进气管路(4)与所述气体分配器(6)连接。
4.根据权利要求3所述的氢气缓冲装置，其特征在于：
所述缓冲罐(1)的形状为根据制氢系统体积与内部空间结构而设置；和/或，所述缓冲罐(1)的形状为根据甲醇水重整氢燃料电池发电机体积与内部空间结构而设置。
5.根据权利要求4所述的氢气缓冲装置，其特征在于：
所述缓冲罐(1)、所述气体分配器(6)、所述第一进气管路(4)、所述第二进气管路(3)、所述排气管路(10)以及所述单向阀(11)为采用不锈钢材质制成，所述气体分配器(6)为十字螺纹接口。
6.根据权利要求1～5任一项所述的氢气缓冲装置，其特征在于：所述缓冲罐(1)与所述第二进气管路(3)连接处之间设有进出口接头(2)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH09306531A (ja) * 1996-05-21 1997-11-28 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
CN106450378B (zh) * 2016-11-22 2019-05-03 中车株洲电力机车有限公司 一种电动车辆及其燃料电池
CN207368103U (zh) * 2017-11-01 2018-05-15 航天新长征电动汽车技术有限公司 一种具有缓冲功能的氢气供应系统
CN212676314U (zh) * 2020-08-05 2021-03-09 强伟氢能科技有限公司 一种单口凹形低压氢气缓冲装置

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