CN114923114A - 一种多层低温液氢储罐 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多层低温液氢储罐，包括外罐体，多层绝热层，冷屏层，内罐体外层，保温材料层和内罐体内层薄膜，所述的多层绝热层和冷屏层填充在外罐体和内罐体外层的之间；所述的保温材料层填充在内罐体外层和内罐体薄膜内层之间；所述的外罐体在保冷低温液化气体容器的最外层，是外部的主要承压部件；所述的冷屏层上布置有液氮扰流管。本发明多层绝热与冷屏结合的结构，有效地抑制热量从环境对低温液体的传入，是对多层绝热的改进。通过液氮的注入提供额外冷能，将外部传入的热量通过液氮带走，时刻保持内部处于低温环境，减少内部罐体和外部环境的温差，减少漏热。

Description

一种多层低温液氢储罐
技术领域
本发明属于液氢储罐技术领域，尤其涉及一种多层低温液氢储罐。
背景技术
液氢是由氢液化而成的无色无臭的透明液体，是仲氢(p-H2)和正氢(o-H2)的混合物。正氢和仲氢是分子氢的两种自旋异构体，这种异构现象是由于两个氢原子的核自旋有两种可能的偶合而引起的。正氢的原子核自旋方向相同，仲氢的原子核自旋方向相反。仲氢分子的磁矩为零，正氢分子的磁矩为质子磁矩的两倍。仲氢与正氢的化学性质完全相同，而物理性质有所差异，表现为仲氢的基态能量比正氢低。在室温或高于室温时，正、仲氢的平衡组成为75:25，称为标准氢(n-H2)或正常氢。低于常温时，正仲氢的平衡组成将发生变化，仲氢所占的百分比增加。
在低温液氢储运行业中，现存液氢存储方式主流有以下几种：大容积的液氢储罐有球罐型，储存容积较小的储罐有卧式和立式储罐。绝热型式有：真空粉末绝热、高真空多层绝热等。
另外，中国专利公告号为CN107228274A，发明创造名称为一种固定式多层真空绝热高压液氢储罐。包括内罐和外罐两部分，内罐的外壳上包裹纤维增强环氧树脂基复合材料层，并通过支撑件固定在外罐的腔体中；内外罐为真空绝热夹层，真空绝热夹层中铺设有多层用于覆盖整个内罐的真空防辐射绝热层。但是真空粉末要求的夹层间距稍大，整体较重；高真空多层绝热的性能好，但是抽空工艺复杂，难以对复杂形状绝热；以及现有深冷容器采用高真空+多层绝热进行绝热，内外罐夹层之间设置多层绝热材料可以达到良好的绝热效果。但是对于超低温的介质，目前的方式还不能达到较好的保温效果。
由鉴于此，发明一种多层低温液氢储罐是非常必要的。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种多层低温液氢储罐，该低温液氢储罐的绝热方式为高真空多层绝热方式与冷屏结合的一种方式。相比同类型绝热方式的液氢储罐，多层绝热与冷屏结合的结构，有效地抑制热量从环境对低温液体的传入，是对多层绝热的改进。
一种多层低温液氢储罐，包括外罐体，多层绝热层，冷屏层，内罐体外层，保温材料层和内罐体内层薄膜，所述的多层绝热层和冷屏层填充在外罐体和内罐体外层的之间位置；所述的保温材料层胶接在内罐体外层的内表面；所述的内罐体内层薄膜焊接在保温材料层的内侧；所述的外罐体为该液氢储罐的主要连接部件；所述的冷屏层上布置有液氮扰流管，为内部提供预冷液氮达到降低温度维持低温的状态，并且敷设保温绝热材料；所述的内罐体外层和内罐体内层薄膜为双层结构。
优选的，所述的内罐体内层薄膜位置波纹薄膜结构，内外层之间填充聚氨酯或其他保温材料，即为保温材料层。
优选的，所述的外罐体，多层绝热层，冷屏层和内罐体外层之间为抽真空设置。
优选的，所述的冷屏层采用铝合金材料；所述的冷屏层上面安装液氮扰流管，能够进行液氮的输入有效抑制热量从环境对低温液氢的传入。
优选的，所述的内罐体外层和内罐体内层薄膜组成的内罐采用多层结构。
优选的，所述的保温材料层填充在内罐体外层和内罐体薄膜内层之间，为珍珠砂、玻璃微珠或PUF保温材层的一种或几种组合，此类设置主要降低固体传导和气体传导的传热影响。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
内罐采用独特的双层结构形式，内层为薄膜形式的内层结构，夹层中间填充保温材料，如珍珠砂、玻璃微珠、PUF等能够增强保温效果，减少漏热，降低容器的日蒸发率；同时维持液氢储存成本主要包括补充液氮产生的发电量，成本较低；
本发明采用的绝热方式为高真空多层绝热方式与冷屏结合的一种方式；相比同类型绝热方式的液氢储罐，多层绝热与冷屏结合的结构，有效地抑制热量从环境对低温液体的传入，是对多层绝热的改进。通过液氮的注入提供能量，将外部传入的热量通过液氮带走，时刻保持内部处于低温环境，减少内部罐体和外部环境的温差，减少漏热。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的剖视的结构示意图。
图中：
1、外罐体；2、多层绝热层；3、冷屏层；4、内罐体外层；5、保温材料层；6、内罐体内层薄膜。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
实施例：
如附图1至附图2所示，本发明提供一种多层低温液氢储罐，包括外罐体1，多层绝热层2，冷屏层3，内罐体外层4，保温材料层5和内罐体内层薄膜6，所述的多层绝热层2和冷屏层3填充在外罐体1和内罐体外层4的之间位置；所述的保温材料层5填充在内罐体外层4和内罐体薄膜内层6之间，所述的外罐体1为该多层低温液氢储罐的主要承压部件，提供足够的刚度，保证各部分稳定安全；所述的冷屏层3上布置有液氮扰流管，为内部提供预冷液氮达到降低温度维持低温的状态，并且敷设保温绝热材料；所述的内罐体外层4和内罐体内层薄膜6为双层结构。
上述实施方案中，具体的，所述的内罐体内层薄膜6位置波纹薄膜结构，内外层之间填充聚氨酯或其他保温材料，即为保温材料层5。
上述实施方案中，具体的，所述的外罐体1，多层绝热层2，冷屏层3，内罐体外层4之间为抽真空设置，达到低温液化气体的储藏和运输要求。
上述实施方案中，具体的，所述的冷屏层3采用铝合金材料；所述的冷屏层3上面安装液氮扰流管，能够进行液氮的输入有效抑制热量从环境对低温液氢的传入。
上述实施方案中，具体的，所述的内罐体外层4和内罐体内层薄膜6组成的内罐采用多层结构。
上述实施方案中，具体的，所述的保温材料层5填充在内罐体外层4和内罐体薄膜内层6之间，为珍珠砂、玻璃微珠或PUF保温材层的一种或几种组合，此类设置主要降低固体传导和气体传导的传热影响。
工作原理
本发明在使用时，内罐采用独特的双层结构形式，内层为薄膜形式的内层结构，夹层中间填充保温材料，如珍珠砂、玻璃微珠、PUF等能够增强保温效果，减少漏热，降低容器的日蒸发率；同时维持液氢储存成本主要包括补充液氮产生的发电量，成本较低；
低温液氢储罐的绝热方式为高真空多层绝热方式与冷屏结合的一种方式；相比同类型绝热方式的液氢储罐，多层绝热与冷屏结合的结构，有效地抑制热量从环境对低温液体的传入，是对多层绝热的改进。通过液氮的注入提供能量，将外部传入的热量通过液氮带走，时刻保持内部处于低温环境，减少内部罐体和外部环境的温差，减少漏热。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多层低温液氢储罐，其特征在于，该多层低温液氢储罐，包括外罐体(1)，多层绝热层(2)，冷屏层(3)，内罐体外层(4)，保温材料层(5)和内罐体内层薄膜(6)，所述的多层绝热层(2)和冷屏层(3)填充在外罐体(1)和内罐体外层(4)的之间；所述的保温材料层(5)填充在内罐体外层(4)和内罐体薄膜内层(6)之间；所述的外罐体(1)在保冷低温液化气体容器的最外层，是外部的主要承压部件；所述的冷屏层(3)上布置有液氮扰流管，为内部提供预冷液氮达到降低温度维持低温的状态，并且敷设保温绝热材料；所述的内罐体外层(4)和内罐体内层薄膜(6)为双层结构。
2.如权利要求1所述的多层低温液氢储罐，其特征在于，所述的内罐体内层薄膜(6)位置波纹薄膜结构，内外层之间填充聚氨酯或其他保温材料，即为保温材料层(5)。
3.如权利要求1所述的多层低温液氢储罐，其特征在于，所述的外罐体(1)，多层绝热层(2)，冷屏层(3)，内罐体外层(4)之间为抽真空设置。
4.如权利要求1所述的多层低温液氢储罐，其特征在于，所述的冷屏层(3)采用铝合金材料；所述的冷屏层(3)上面安装液氮扰流管。
5.如权利要求1所述的多层低温液氢储罐，其特征在于，所述的内罐体外层(4)和内罐体内层薄膜(6)组成的内罐采用多层结构。
6.如权利要求1所述的保冷低温液化气体容器，其特征在于，所述的保温材料层(5)填充在内罐体外层(4)和内罐体薄膜内层(6)之间，为珍珠砂、玻璃微珠或PUF保温材层的一种或几种组合。
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