CN114923119A - 一种基于金属氢化物固态储氢技术的实验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于金属氢化物固态储氢技术的实验平台，包括储氢瓶、固态金属储氢罐、缓冲罐、燃料电池、水浴调温机构和数据采集机构；储氢瓶的出气端与固态金属储氢罐的进/出气口间为开闭可控的管道连接；固态金属储氢罐的进/出气口与缓冲罐的进气口间为开闭可控的管道连接；缓冲罐的出气口与燃料电池的进气口管道连接；燃料电池用于与用电设备电性连接；水浴调温机构用于对固态金属储氢罐进行调温；数据采集机构用于采集实验平台的实验数据；所以此方案能够模拟固态金属储氢罐的各种工况，然后利用数据采集机构进行相关数据的采集，则可准确得知固态金属储氢罐工况与燃料电池耦合性能的相关影响。
Description
技术领域
本发明涉及储氢研究的技术领域，特别涉及一种减振器和运输载具。
背景技术
基于各类金属氢化物的固态储供氢技术，是实现氢能储存及供给的重要手段，具有安全性高、体积储氢密度高、储氢量大、无爆炸危险等优势，是目前研究氢能源储存和应用的重要方向。该项技术目前多应用于加氢站储供氢及部分燃料电池商用车辆。该项技术实现商业化应用的关键在于基于各类金属氢化物的固态储供氢技术与质子交换膜燃料电池系统的耦合，通过质子交换膜燃料电池实现氢能与电能的转化，进而拓展氢能源的实际应用。
固态金属氢化物储氢系统通过外界对储氢罐体的加热以实现氢气的释放，其放氢质量流量受外界换热系统的控制影响，进而影响燃料电池发电效率。如何根据用电设备对燃料电池发电功率大小需求，对固态储氢系统放氢量进行精准控制，是实现基于固态储氢技术在氢能领域有效利用的关键，也是需要解决的难点问题。现有的研究多集中于固态储供氢系统材料、结构等方面的设计，针对固态储供氢系统吸放氢性能测试的实验平台较少，推广性较差，实验类型单一，且缺少与燃料电池耦合性能测试环节，从而导致与当下研究需求不匹配。
因此，针对基于各类金属氢化物的固态储供氢技术，并达到满足当下实验研究要求进行实验平台的重新设计，使该实验平台能够充分模拟基于各类金属氢化物的固态储供氢技术与燃料电池耦合关系，进一步开展以车载应用为导向的固态储供氢系统吸放氢性能探索实验是十分有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于金属氢化物固态储氢技术的实验平台，以解决现有实验平台缺少与燃料电池耦合性能测试环节的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于金属氢化物固态储氢技术的实验平台，包括储氢瓶、固态金属储氢罐、缓冲罐、燃料电池、水浴调温机构和数据采集机构；所述储氢瓶的出气端与所述固态金属储氢罐的进/出气口间为开闭可控的管道连接；所述固态金属储氢罐的进/出气口与所述缓冲罐的进气口间为开闭可控的管道连接；所述缓冲罐的出气口与所述燃料电池的进气口管道连接；所述燃料电池用于与用电设备电性连接；所述水浴调温机构用于对所述固态金属储氢罐进行调温；所述数据采集机构用于采集所述实验平台的实验数据。
在其中一个实施例中，所述水浴调温机构包括水浴箱、恒温水槽和温度传感器；所述水浴箱内装载有所述固态金属储氢罐；所述恒温水槽与所述水浴箱连接为通闭可控的水循环回路；所述温度传感器设于所述固态金属储氢罐的外表面，所述温度传感器与所述数据采集机构电性连接；所述实验平台用于根据所述温度传感器的监测结果进行调温控制。
在其中一个实施例中，所述数据采集机构包括第一压力表、第一质量流量计、采集卡和计算机；在流向所述缓冲罐的方向上，所述第一压力表和所述第一质量流量计依次接通于所述固态金属储氢罐与所述缓冲罐连接的管道上；所述采集卡的数据采集端分别与所述第一压力表、所述第一质量流量计和所述温度传感器的信号输出端电性连接，所述采集卡的数据输出端与所述计算机的数据接收端电性连接；所述计算机用于分析所述实验平台的实验数据。
在其中一个实施例中，所述实验平台还包括三通阀，所述三通阀的三个端口分别与所述储氢瓶的出气端、所述固态金属储氢罐的进/出气口、以及所述缓冲罐的进气口接通。
在其中一个实施例中，在流向所述固态金属储氢罐的方向上，所述储氢瓶与所述固态金属储氢罐连接的管道上依次设有减压阀、第一单向阀、第二压力表和第二质量流量计；且所述第一质量流量计与所述缓冲罐之间接通有第二单向阀。
在其中一个实施例中，所述缓冲罐设有第三压力表和开闭可控的排气阀。
在其中一个实施例中，所述燃料电池的进气口与所述缓冲罐的出气口管道连接；所述燃料电池的供电端电性连接有变压器，所述变压器的输出端用于与所述用电设备电性连接。
在其中一个实施例中，所述实验平台还包括气瓶安全柜，所述储氢瓶设于所述气瓶安全柜内。
在其中一个实施例中，所述实验平台还包括基座，所述基座从上往下依次设有第一放置区和第二放置区，所述第一放置区和所述第二放置区均放置有所述实验平台的器件。
在其中一个实施例中，所述实验平台还包括氢气泄漏报警器，所述氢气泄漏报警器设于所述基座上。
本发明的有益效果如下：
在进行应用时，
由于所述储氢瓶的出气端与所述固态金属储氢罐的进/出气口间为开闭可控的管道连接，所以储氢瓶内的氢气将可送至固态金属储氢罐，而所述水浴调温机构用于对所述固态金属储氢罐进行调温，则实现了固态金属储氢罐的工作环境模拟，所以在设置所述固态金属储氢罐的进/出气口与所述缓冲罐的进气口间为开闭可控的管道连接，所述缓冲罐的出气口与所述燃料电池的进气口管道连接，且所述燃料电池用于与用电设备电性连接后，则可模拟与燃料电池耦合性能测试的环节，从而切实解决了现有实验平台缺少与燃料电池耦合性能测试环节的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，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是本发明实施例提供的结构示意图；
图2是图1的连接原理示意图。
附图标记如下：
10、储氢瓶；
20、固态金属储氢罐；
30、缓冲罐；31、排气阀；
41、燃料电池；42、变压器；
50、水浴调温机构；51、水浴箱；52、恒温水槽；53、温度传感器；
60、数据采集机构；61、采集卡；62、计算机；
70、用电设备；
811、第一压力表；812、第二压力表；813、第三压力表；821、第一质量流量计；822、第二质量流量计；83、三通阀；84、减压阀；851、第一单向阀；852、第二单向阀；
91、气瓶安全柜；92、基座；921、第一放置区；922、第二放置区；93、氢气泄漏报警器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种基于金属氢化物固态储氢技术的实验平台，其实施例如图1和图2所示，包括储氢瓶10、固态金属储氢罐20、缓冲罐30、燃料电池41、水浴调温机构50和数据采集机构60；储氢瓶10的出气端与固态金属储氢罐20的进/出气口间为开闭可控的管道连接；固态金属储氢罐20的进/出气口与缓冲罐30的进气口间为开闭可控的管道连接；缓冲罐30的出气口与燃料电池41的进气口管道连接；燃料电池41用于与用电设备70电性连接，具体的，燃料电池41的进气口与缓冲罐30的出气口管道连接，燃料电池41的供电端电性连接有变压器42，变压器42的输出端用于与用电设备70电性连接；水浴调温机构50用于对固态金属储氢罐20进行调温；数据采集机构60用于采集实验平台的实验数据。
在进行应用时，储氢瓶10内的氢气可送至固态金属储氢罐20进行存储，然后由水浴调温机构50调控固态金属储氢罐20的工作环境温度，以实现固态金属储氢罐20的环境工况模拟；然后固态金属储氢罐20将释放氢气至缓冲罐30进行减压缓冲，以便于燃料电池41进行发电供用电设备70使用。
所以此实施例能够模拟固态金属储氢罐20的各种工况，然后利用数据采集机构60进行相关数据的采集，则可准确得知固态金属储氢罐20工况与燃料电池41耦合性能的相关影响。
而为了实现温度调控，此实施例优选设置为图1和图2所示，此时的水浴调温机构50包括水浴箱51、恒温水槽52和温度传感器53；水浴箱51内装载有固态金属储氢罐20；恒温水槽52与水浴箱51连接为通闭可控的水循环回路；温度传感器53设于固态金属储氢罐20的外表面，温度传感器53与数据采集机构60电性连接；实验平台用于根据温度传感器53的监测结果进行调温控制。
在进行应用时，温度传感器53能够监测固态金属储氢罐20的温度，通过温度监控数据的反馈，水浴箱51与恒温水槽52通过控制两者间的水循环，则可实现温度的恒定控制；譬如可以是恒温水槽52内设有加热器，当得知水浴箱51内的温度过高时，则控制加热器减少发热量，然后利用水泵等实现水浴箱51与恒温水槽52换水，以此降低水浴箱51内的温度，同理，若需要提高水浴箱51内的温度，只需控制加热器提高发热量，以将高温水送至水浴箱51即可。
而为了确保实验的安全进行，此实施例优选设置为图1和图2所示，数据采集机构60包括第一压力表811、第一质量流量计821、采集卡61和计算机62；在流向缓冲罐30的方向上，第一压力表811和第一质量流量计821依次接通于固态金属储氢罐20与缓冲罐30连接的管道上；采集卡61的数据采集端分别与第一压力表811、第一质量流量计821和温度传感器53的信号输出端电性连接，采集卡61的数据输出端与计算机62的数据接收端电性连接；计算机62用于分析实验平台的实验数据。
其中，实验平台还包括三通阀83，三通阀83的三个端口分别与储氢瓶10的出气端、固态金属储氢罐20的进/出气口、以及缓冲罐30的进气口接通。
另外，在流向固态金属储氢罐20的方向上，储氢瓶10与固态金属储氢罐20连接的管道上依次设有减压阀84、第一单向阀851、第二压力表812和第二质量流量计822；且第一质量流量计821与缓冲罐30之间接通有第二单向阀852。
所以在增设减压阀84、第一单向阀851和第二单向阀852后，则可确保氢气以所需状态往指定方向流动；而在增设第一压力表811、第二压力表812、第一质量流量计821和第二质量流量计822后，则可及时得知实验平台各处的工作参数是否稳定，以便实验人员能够随时进行分析和调控。
而为了进一步提高实验平台的安全性，此实施例还优选设置为图1和图2所示，此时缓冲罐30设有第三压力表813和开闭可控的排气阀31，以便在第三压力表813测得压力过大后，可将排气阀31打开减压。
而为了防止氢气泄漏，此实施例优选设置为图1和图2所示，此时的实验平台还包括气瓶安全柜91，储氢瓶10设于气瓶安全柜91内，从而实现了储氢瓶10的安全保存。
而为了使器件放置更为规范便利，此实施例优选设置为图1和图2所示，此时的实验平台还包括基座92，基座92从上往下依次设有第一放置区921和第二放置区922，第一放置区921和第二放置区922均放置有实验平台的器件。
而且此实施例还设置实验平台还包括氢气泄漏报警器93，氢气泄漏报警器93设于基座92上，以随时监测实验环境的氢气浓度，确保能够发现氢气泄漏的情况，为实验人员的人生安全提供了更好的保障。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于金属氢化物固态储氢技术的实验平台，其特征在于，
包括储氢瓶、固态金属储氢罐、缓冲罐、燃料电池、水浴调温机构和数据采集机构；
所述储氢瓶的出气端与所述固态金属储氢罐的进/出气口间为开闭可控的管道连接；
所述固态金属储氢罐的进/出气口与所述缓冲罐的进气口间为开闭可控的管道连接；
所述缓冲罐的出气口与所述燃料电池的进气口管道连接；
所述燃料电池用于与用电设备电性连接；
所述水浴调温机构用于对所述固态金属储氢罐进行调温；
所述数据采集机构用于采集所述实验平台的实验数据。
2.根据权利要求1所述的实验平台，其特征在于，
所述水浴调温机构包括水浴箱、恒温水槽和温度传感器；
所述水浴箱内装载有所述固态金属储氢罐；
所述恒温水槽与所述水浴箱连接为通闭可控的水循环回路；
所述温度传感器设于所述固态金属储氢罐的外表面，所述温度传感器与所述数据采集机构电性连接；
所述实验平台用于根据所述温度传感器的监测结果进行调温控制。
3.根据权利要求2所述的实验平台，其特征在于，
所述数据采集机构包括第一压力表、第一质量流量计、采集卡和计算机；
在流向所述缓冲罐的方向上，所述第一压力表和所述第一质量流量计依次接通于所述固态金属储氢罐与所述缓冲罐连接的管道上；
所述采集卡的数据采集端分别与所述第一压力表、所述第一质量流量计和所述温度传感器的信号输出端电性连接，所述采集卡的数据输出端与所述计算机的数据接收端电性连接；
所述计算机用于分析所述实验平台的实验数据。
4.根据权利要求3所述的实验平台，其特征在于，所述实验平台还包括三通阀，所述三通阀的三个端口分别与所述储氢瓶的出气端、所述固态金属储氢罐的进/出气口、以及所述缓冲罐的进气口接通。
5.根据权利要求4所述的实验平台，其特征在于，
在流向所述固态金属储氢罐的方向上，所述储氢瓶与所述固态金属储氢罐连接的管道上依次设有减压阀、第一单向阀、第二压力表和第二质量流量计；
且所述第一质量流量计与所述缓冲罐之间接通有第二单向阀。
6.根据权利要求5所述的实验平台，其特征在于，所述缓冲罐设有第三压力表和开闭可控的排气阀。
7.根据权利要求1所述的实验平台，其特征在于，
所述燃料电池的进气口与所述缓冲罐的出气口管道连接；
所述燃料电池的供电端电性连接有变压器，所述变压器的输出端用于与所述用电设备电性连接。
8.根据权利要求1所述的实验平台，其特征在于，所述实验平台还包括气瓶安全柜，所述储氢瓶设于所述气瓶安全柜内。
9.根据权利要求1所述的实验平台，其特征在于，所述实验平台还包括基座，所述基座从上往下依次设有第一放置区和第二放置区，所述第一放置区和所述第二放置区均放置有所述实验平台的器件。
10.根据权利要求9所述的实验平台，其特征在于，所述实验平台还包括氢气泄漏报警器，所述氢气泄漏报警器设于所述基座上。
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