CN115899542A - 一种低温高压储氢的放氢系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温高压储氢的放氢系统，涉及氢气储运的技术领域，其包括低温高压储氢罐、高压氢气存储装置和高压气体输出装置；该低温高压储氢罐的氢气出口与高压氢气存储装置的进气端接通，且低温高压储氢罐内设有冷却管道和低温储氢材料，通过冷却管道内填充冷却剂后，实现了低温高压储氢罐与低温储氢材料适配使用、以提高储氢能力的目的，通过高压气体输出装置对冷却管道充气，则实现了无需增压装置的自动放氢、充氢操作，即切实解决了现有技术中存在的多种问题。

Description

一种低温高压储氢的放氢系统

技术领域

本发明涉及氢气储运的技术领域，特别涉及一种低温高压储氢的放氢系统。

背景技术

氢是最有前途的清洁能源之一，应用潜力巨大，但现阶段储氢仍然是一个重大挑战，阻碍了氢气的广泛应用，常见的储氢方式有：

1、气态储氢

气态存储是对氢气加压，以高压气体形式储存于特定容器中。常温下高压气态储氢是应用最广泛的储氢方式，充放气速度快，目前运氢车和加氢站一般采用常温钢制压力罐运输和储存氢气。常温气态储氢最大的缺点是氢气储量小。

2、液态储氢

液态储氢是将氢气压缩成低温液体，储存在高真空的绝热容器中的储氢方法。液氢储存具有很高的体积能量密度，但是由于氢气液化要消耗很大的冷却能量，增加了储氢和用氢的成本。另外液氢储存必须使用超低温条件下高度绝热的储氢容器，而绝热不完善容易导致较高的蒸发损失，所以很少使用液态储氢。

3、固态储氢

一些储氢合金如钛系、锆系、铁系及稀土系储氢合金等，可以以金属氢化物或引入金属晶格的方式储氢，在热输入条件下放氢。金属储氢安全、储氢质量密度高，可以在较低的工温度和压力下进行。但储氢合金在吸氢时放热，在放氢时需高温加热，另外合金自重大、循环性低，限制了其广泛应用。

4、液态有机储氢

液态有机物储氢技术原理是借助某些烯烃、炔烃或芳香烃等储氢剂和氢气的一对可逆反应来实现加氢和脱氢，储氢材料为液态有机物，可以实现常温常压运输，储氢量大，方便安全。但其加氢和脱氢分别是通过放热催化氢化和吸热催化脱氢反应进行的，放氢条件苛刻，需要高温、高压和催化剂，并且常常释放有机物杂质，应用并不广泛。

即上述的四种储氢方式均各有优劣，但是根据技术的发展需求，低温高压储氢已经成为本领域的重要研究方向；譬如在专利申请号为CN202210540454.2的技术方案中，记载了一种Pd纳米颗粒多孔复合材料的制备方法及其低温和常温储氢应用，在专利申请号为CN202211530658.4的技术方案中，记载了一种低温高压氢气储运装置。

但是现有技术暂时还未出现能与上述方案匹配适用的放氢系统，譬如国内氢气的储存和运输一般以常温高压气态的形式存于钢制压力罐，如运氢管束车压力一般为20MPa，运到加氢站后通过压缩机升压到45MPa储存，再充到车载碳纤维低温高压储氢罐的压力为35MPa；但是高压气态储存与运输氢气，其氢气储量小，而且为提高储量需不断增加压力，可是增压设备却昂贵且能耗很高。

因此，研发一种能与低温储氢材料适配使用、以提高储氢能力和降低放氢能耗的方案已经成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温高压储氢的放氢系统，以解决现有放氢系统无法与低温储氢材料适配使用、储氢能力差、且放氢能耗高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低温高压储氢的放氢系统，包括低温高压储氢罐、高压氢气存储装置和高压气体输出装置；所述低温高压储氢罐的氢气出口与所述高压氢气存储装置的进气端接通，且所述低温高压储氢罐包括外壳、内胆、低温储氢材料和冷却管道；所述外壳内部设有所述内胆；所述内胆外壁与所述外壳内壁分离形成夹层，所述夹层内填充有绝热材料；所述低温储氢材料填充于所述内胆内；所述冷却管道内存储有冷却剂，所述冷却管道接通有各阀口通闭可控的进口多通阀，所述进口多通阀设于所述低温高压储氢罐外，所述冷却管道用于冷却所述低温储氢材料；所述高压气体输出装置的出气端与所述进口多通阀的一个阀口接通。

在其中一个实施例中，所述低温高压储氢罐与所述高压氢气存储装置之间并联接通有第一氢气输出通路和第二氢气输出通路，所述第二氢气输出通路上接通有氢气换热器。

在其中一个实施例中，所述氢气换热器的出气端与所述高压氢气存储装置的进气端之间接通有第三氢气输出通路，所述第三氢气输出通路上接通有放氢端压缩机。

在其中一个实施例中，所述放氢系统还包括高压氢气输入装置、氢气冷却装置和制冷装置；所述高压氢气输入装置的出气端与所述氢气冷却装置的进气端接通，所述氢气冷却装置的出气端与所述低温高压储氢罐的氢气进口接通；所述制冷装置与所述进口多通阀的另一阀口接通，所述制冷装置用于往所述冷却管道内存储或循环流动所述冷却剂。

在其中一个实施例中，所述高压氢气输入装置的出气端与所述氢气冷却装置的进气端之间并联接通有第一氢气输入通路和第二氢气输入通路，所述第一氢气输入通路上接通有充氢端压缩机。

在其中一个实施例中，所述冷却管道接通有冷却剂泄压阀，所述冷却剂泄压阀设于所述低温高压储氢罐的外部。

在其中一个实施例中，所述冷却管道设于所述低温高压储氢罐的内部，所述低温储氢材料浸没所述冷却管道。

在其中一个实施例中，所述冷却管道设于所述夹层内，所述冷却管道与所述内胆的外壁抵接。

在其中一个实施例中，所述低温储氢材料为多孔材料。

在其中一个实施例中，所述多孔材料包括Pd@Ce-H-UiO-66、Pd@Ce-UiO-66或Pd@H-UiO-66。

本发明的有益效果如下：

首先，由于所述低温高压储氢罐设有冷却管道和低温储氢材料，所述冷却管道内存储有冷却剂，且所述冷却管道用于冷却所述低温储氢材料，所以此设置方式确保了低温储氢材料能够在低温高压储氢罐内进行低温存储，从而实现了放氢系统与低温储氢材料适配使用、以提高储氢能力的目的。

其次，由于所述冷却管道接通有各阀口通闭可控的进口多通阀，所述进口多通阀设于所述低温高压储氢罐外，所述高压气体输出装置的出气端与所述进口多通阀的一个阀口接通，所以在进行放氢操作时，只需将冷却管道内的冷却剂排空，并利用高压气体输出装置充入空气流动，则可实现低温高压储氢罐内部的升温，以此使得氢气能够利用温升增压自动充进高压氢气存储装置内，整个过程均无需使用增压装置。

综上所述，在采用本发明的放氢系统后，则切实解决了现有放氢系统无法与低温储氢材料适配使用、储氢能力差、且放氢能耗高的问题。

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是本发明第一个实施例提供的结构示意图；

图2是本发明第二个实施例提供的结构示意图；

图3是本发明第三个实施例提供的结构示意图；

图4是本发明第四个实施例提供的结构示意图；

图5是本发明第五个实施例提供的结构示意图；

图6是本发明第六个实施例提供的结构示意图；

图7是本发明第七个实施例提供的结构示意图；

图8是本发明第八个实施例提供的结构示意图；

图9是本发明第九个实施例提供的结构示意图；

图10是本发明第十个实施例提供的结构示意图；

图11是本发明第十一个实施例提供的结构示意图；

图12是本发明第十二个实施例提供的结构示意图；

图13是本发明第十三个实施例提供的结构示意图；

图14是本发明第十四个实施例提供的结构示意图；

图15为Pd@Ce-H-UiO-66复合材料的H₂吸附曲线图。

附图标记如下：

10、高压氢气输入装置；

20、氢气冷却装置；

30、低温高压储氢罐；31、冷却管道；32、低温储氢材料；33、进口多通阀；34、夹层；35、绝热材料；36、泄压管道；37、冷却剂泄压阀；38、出口多通阀；391、内胆；392、外壳；

40、高压氢气存储装置；

50、制冷装置；

60、高压气体输出装置；

70、冷却剂暂存罐体；

811、第一氢气输入通路；812、第二氢气输入通路；821、第一氢气输出通路；822、第二氢气输出通路；823、第三氢气输出通路；

91、充氢端压缩机；92、放氢端压缩机；93、氢气换热器。

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。

为解决背景技术中所述的问题，本发明提供了一种低温高压储氢的放氢系统，其核心有两点，第一点是设置了特制的低温高压储氢罐，该低温高压储氢罐设有冷却管道和低温储氢材料，由于冷却管道内存储有冷却剂，且低温储氢材料浸没冷却管道，所以实现了低温储氢材料的低温存储，使得氢气存储量能够大幅增加；第二点是利用低温高压储氢罐、高压氢气存储装置和高压气体输出装置进行合理配合，以在无需增压装置的情况下实现自动充氢、放氢操作。

而为实现上述功能，可以采用多种形式实现，譬如以冷却管道对低温储氢材料的制冷而言，可以是冷却管道设于低温高压储氢罐的内部，低温储氢材料浸没冷却管道；也可以是冷却管道设于夹层内，冷却管道与内胆的外壁抵接。

所以为对此放氢系统进行更详细的解释，下文将结合多个实施例进行说明。

实施例一

本发明提供了一种低温高压储氢的放氢系统，如图1所示，包括高压氢气输入装置10、氢气冷却装置20、低温高压储氢罐30、高压氢气存储装置40、制冷装置50和高压气体输出装置60，且高压氢气输入装置10的出气端与氢气冷却装置20的进气端接通，氢气冷却装置20的出气端与低温高压储氢罐30的氢气进口接通，低温高压储氢罐30的氢气出口与高压氢气存储装置40的进气端接通；其中，低温高压储氢罐30的氢气进口和氢气出口均为开闭可控结构，如可在氢气进口和氢气出口上设置电动阀门或手动阀门等，以便于根据不同的场合进行通闭控制。

有关所述高压氢气输入装置10，如图1所示，其主要作用是高压存储氢气，以便在需要对低温高压储氢罐30进行充气时，高压氢气输入装置10能够利用自身内部压力将氢气充入至低温高压储氢罐30内；譬如现有制氢工厂内的气态储氢罐则用于实现氢气常温高压存储，只要将气态储氢罐与低温高压储氢罐30接通，则可实现氢气的自动充入，所以利用此类气态储氢罐作为高压氢气输入装置10使用即可。

有关所述氢气冷却装置20，如图1所示，其作用是对高压氢气输入装置10输出的氢气进行制冷，以此提高氢气在低温高压储氢罐30内的存储量；所以在采用上述设置方式后，高压氢气输入装置10输出的常温氢气将会进入氢气冷却装置20内部，然后由氢气冷却装置20将氢气冷却至设定的温度，最后便可输出低温氢气至低温高压储氢罐30内进行存储。

有关所述低温高压储氢罐30，如图1所示，其作用是实现氢气的低温高压存储，所以为实现此目的，此实施例的低温高压储氢罐30设有冷却管道31和低温储氢材料32；该冷却管道31为单端口结构，譬如此实施例的冷却管道31为水平布置的直管结构，冷却管道31仅在其左侧设置了一个端口，其余部位为封闭结构，所以将冷却管道31设于低温高压储氢罐30的内部后，冷却管道31仅有其左侧的端口外露于低温高压储氢罐30外，以便冷却管道31的单端口接通各阀口通闭可控的进口多通阀33；具体的，该进口多通阀33设于低温高压储氢罐30外，且进口多通阀33为双阀口结构，所以通过对进口多通阀33进行开闭控制后，则可使得冷却管道31成为供冷却剂存储的容器；最后，将该低温储氢材料32填充于低温高压储氢罐30内，并使得低温储氢材料32浸没冷却管道31即可；而且此时为了更好的维持低温高压储氢罐30的内部低温，低温高压储氢罐30还在其壁内设有夹层34，并在夹层34内填充有绝热材料35。

其中，上述的进口多通阀33的阀口通闭控制形式并不唯一，譬如可以是进口多通阀33的各个阀口自身具备通闭控制结构，也可是多通阀各个阀口接通相应的阀门，以此组成各个阀口通闭可控的进口多通阀33。

其次，低温储氢材料32无需完全填满低温高压储氢罐30的内部，只需确保低温储氢材料32能够对冷却管道31进行浸没即可，以便内部留有适当的空间供氢气充入，从而加快氢气在低温储氢材料32中的存储。

再者，低温储氢材料32的种类繁多，譬如低温储氢材料32可以是沸石、分子筛、金属有机框架材料(MOF)、多孔配位聚合物、多孔共价聚合物、氢键聚合物、分子笼、石墨烯、碳纳米管、石墨、Mxene烯以及金属材料如纳米钯金属颗粒、钯合金、镍合金、铂金与多孔复合材料等等，以及含有这些材料的混合材料等，所以选择合适低温储氢材料32对提高储氢效果有重要帮助；具体的，此实施例的低温储氢材料32为多孔材料，如Pd纳米颗粒多孔复合材料则为一种较优的低温储氢材料，其可具备多种选择，如Pd纳米颗粒多孔复合材料可以为Pd@Ce-H-UiO-66、Pd@Ce-UiO-66或Pd@H-UiO-66；而此实施例优选设置了低温储氢材料32为Pd纳米颗粒多孔复合材料，且该Pd纳米颗粒多孔复合材料为Pd@Ce-H-UiO-66，此时图15为Pd@Ce-H-UiO-66复合材料在低温77K、0-90bar H2条件下的H2吸附曲线，该图说明了此低温储氢材料32在77K、且8MPa压力的条件下可达11.6wt％的储氢质量密度，远大于公认的5wt％工业应用条件。

还需指出，由于该低温储氢材料32在低温下性能优良，所以除低温高压储氢罐30需要利用冷却管道31辅助保持低温高压储氢罐30内的低温，还应同时充入冷却过的氢气，以此进一步短了氢气的装载时间。此外，在低温高压的情况下，若增加压力，低温储氢材料32的储氢量也会显著增加，故在条件允许的情况下，压力也应尽可能的增加。

有关所述制冷装置50，如图1所示，该制冷装置50与进口多通阀33的阀口接通，其作用是往冷却管道31内存储冷却剂；譬如此实施例采用了液氮罐作为制冷装置50，将液氮罐与冷却管道31接通后，只要进口多通阀33相应的阀口打开，液氮罐便可利用自身的内部压力对冷却管道31进行自动充液氮，即以液氮作为冷却剂实现低温高压储氢罐30的低温维持作用。

有关所述高压气体输出装置60，如图1所示，该高压气体输出装置60的出气端与进口多通阀33的另一个阀口接通，其作用是往冷却管道31内充入高压气体，以对低温储氢材料32的加热；需要指出，此处高压气体输出装置60不同于储氢站的氢气加压装置，其加压要求不高，只需产生相应气体(如空气)充入冷却管道31内即可，所以其使用成本和能耗也远低于储氢站的氢气加压装置。

在进行应用时，会涉及氢气存储、氢气运输和氢气放氢这三个主要操作，所以此实施例的放氢系统一般会拆分放置于不同的场所内，譬如可将高压氢气输入装置10和氢气冷却装置20设于氢气的生产工厂内，将低温高压储氢罐30放置于运输车上，将高压气体输出装置60放于需要放氢使用的场所内，其具体应用方式大致如下：

S1，当需要进行氢气存储操作时，将制冷装置50与进口多通阀33接通，并保持进口多通阀33的其余阀口处于关闭状态，然后制冷装置50往冷却管道31内充注冷却剂，以此将低温储氢材料32的温度降低至所需温度；

S2，将低温高压储氢罐30的氢气进口与氢气冷却装置20的出气端接通，并控制低温高压储氢罐30的氢气出口关闭；然后打开高压氢气输入装置10，高压氢气输入装置10利用自身内部压力将氢气输送至氢气冷却装置20，氢气冷却装置20将氢气冷却至设定温度后，即可将氢气输送至低温高压储氢罐30内存储；需要指出，此时为无动力自动充氢过程；

S3，待低温高压储氢罐30内存满氢气后，关闭低温高压储氢罐30的氢气进口，并将低温高压储氢罐30放置于运输车上，以此将低温高压储氢罐30运输至需要进行放氢使用的场所；

S4，将低温高压储氢罐30的氢气出口与高压氢气存储装置40的进气端接通，并利用冷却剂暂存罐体70替代制冷装置50接通进口多通阀33的一个阀口，以此将冷却管道31内的冷却剂抽送至冷却剂暂存罐体70内暂存；

S5，待冷却管道31内部的冷却剂抽空后，将进口多通阀33的一个阀口接通高压气体输出装置60，另一个阀口打开，然后高压气体输出装置60便能输出高压气体至冷却管道31内，并经上述打开的阀口流出，所以高压气体的在冷却管道31内的流动将会使得低温储氢材料32升温；

S6，随着低温储氢材料32的升温，低温高压储氢罐30内的氢气则会自动释放，待低温高压储氢罐30的氢气出口与高压氢气存储装置40的进气端接通后，低温高压储氢罐30的内部压力将会促使其内部的氢气自动充进高压氢气存储装置40内，从而完成了放氢操作；需要指出，此时也为无动力自动充氢过程；

S7，根据使用需求，利用高压氢气存储装置40为车载储氢罐或其他氢气使用设备进行充气。

显然，在采用此实施例后，无论是氢气往低温高压存储氢罐30的存储，还是氢气往高压氢气存储装置40的存储，两者均是无动力自动充气过程，整个过程无需再采用高压加压设备，只需通过普通的高压气体输出装置60对冷却管道31循环充气即可，不但使得整个放氢系统的投入成本大幅减少，而且运行稳定性也远优于现有技术，即切实解决了现有放氢系统存在的困境。

需要指出，此实施例(或下文实施例)列举的高压氢气输入装置10、氢气冷却装置20和制冷装置50并非此放氢系统实现放氢的必备结构，列举上述结构的目的在于完整说明整个充氢、放氢过程，在实际应用的过程中，此实施例的放氢系统可以与其他装置进行配合使用进行充氢，或单独为进行放氢操作而使用。

实施例二

本发明的第二个实施例如图2所示，其与本发明的第一个实施例基本一致，区别在于，此实施例的冷却管道31接通有泄压管道36，泄压管道36从低温高压储氢罐30内部延伸至低温高压储氢罐30外部、并接通有冷却剂泄压阀37。

譬如此实施例的泄压管道36为一竖直布置的直管，其下端与冷却管道31接通，其上端穿出至低温高压储氢罐30外，并接通冷却剂泄压阀37；所以一旦冷却管道31内部压力超过额定值，则可自动打开冷却剂泄压阀37，以便对冷却管道31内部进行及时的压力释放。

具体的，在进行应用时，可以利用液氮罐与冷却管道31接通，以往冷却管道31内填充液氮；若冷却管道31内的液氮升温，将会产生大量的氮气，即冷却管道31内的压力也随之升高，此时冷却剂泄压阀37则可对冷却管道31进行及时泄压，而且液氮罐也能利用自身的内部压力实现对冷却管道31自动充液氮，也提高了使用便捷性。

实施例三

本发明的第三个实施例如图3所示，其与本发明的第二个实施例基本一致，区别在于，此实施例的高压氢气输入装置10与氢气冷却装置20之间并联接通有第一氢气输入通路811和第二氢气输入通路812，第一氢气输入通路811上接通有充氢端压缩机91。

譬如在对氢气往低温高压储氢罐30的输入压力无特殊要求时，可以关闭第一氢气输入通路811，打开第二氢气输入通路812，即仅利用高压氢气输入装置10内部的压力则可完成氢气往低温高压储氢罐30内的存储。

而在对氢气往低温高压储氢罐30输入压力有更高要求时，则可打开第一氢气输入通路811，关闭第二氢气输入通路812，然后启动充氢端压缩机91对高压氢气输入装置10输出的氢气进行加压，以此将更高压力的氢气送至氢气冷却装置20冷却后再充入低温高压储氢罐30。

即采用此实施例后，可以根据不同需求对氢气往低温高压储氢罐30的输入压力进行调整，以满足不同情况下的使用需求，使得使用灵活性、泛用性得到了大幅提高。

还需指出，为实现第一氢气输入通路811和第二氢气输入通路812的通闭控制，只需在第一氢气输入通路811和第二氢气输入通路812上设置相应的阀门即可。

实施例四

本发明的第四个实施例如图4所示，其与本发明的第三个实施例基本一致，区别在于，此实施例的低温高压储氢罐30与高压氢气存储装置40之间并联接通有第一氢气输出通路821和第二氢气输出通路822，第二氢气输出通路822上接通有氢气换热器93。

譬如对氢气往高压氢气存储装置40的输入压力无特殊要求时，可以打开第一氢气输出通路821，关闭第二氢气输出通路822，即低温高压储氢罐30内部的氢气将可直接充进高压氢气存储装置40内。

而在对氢气往高压氢气存储装置40的输入压力有特定需求时，可以关闭第一氢气输出通路821，打开第二氢气输出通路822，即低温高压储氢罐30内部的氢气将会先送至氢气换热器93进行换热升温膨胀，所以氢气将会以更高的压力充进高压氢气存储装置40内。

即采用此实施例后，可以根据不同需求对氢气往高压氢气存储装置40的输入压力进行调整，以满足不同情况下的使用需求，使得使用灵活性、泛用性得到了大幅提高。

还需指出，为实现第一氢气输出通路821和第二氢气输出通路822的通闭控制，只需在第一氢气输出通路821和第二氢气输出通路822上设置相应的阀门即可。

实施例五

本发明的第五个实施例如图5所示，其与本发明的第四个实施例基本一致，区别在于，此实施例的氢气换热器93与高压氢气存储装置40之间接通有第三氢气输出通路823，第三氢气输出通路823上接通有放氢端压缩机92。

譬如对氢气往高压氢气存储装置40的输入压力有更高需求时，可以关闭第一氢气输出通路821和第二氢气输出通路822，打开第三氢气输出通路823，即低温高压储氢罐30内部的氢气将会先送至氢气换热器93进行换热升温膨胀，然后再经放氢端压缩机92进行压缩加压，从而使得氢气以更高的压力充进高压氢气存储装置40内。

即采用此实施例后，能够进一步扩大氢气往高压氢气存储装置40的输入压力调整范围，以满足更多情况下的使用需求，使得使用灵活性、泛用性得到了进一步的提高。

还需指出，为实现第三氢气输出通路823的通闭控制，只需在第三氢气输出通路823上设置相应的阀门即可，而且第二氢气输出通路822上的阀门应设于氢气换热器93的出气端与高压氢气存储装置40的进气端之间。

实施例六

本发明的第六个实施例如图6所示，其与本发明的第五个实施例基本一致，区别在于，此实施例的冷却管道31为双端口结构，冷却管道31的两个端口分别接通有进口多通阀33和各阀口通闭可控的出口多通阀38，以使冷却管道31与制冷装置50接通为供冷却剂循环流动的通路。

所以在应用时，制冷装置50的输出端将与进口多通阀33接通，制冷装置50的输入端将与出口多通阀38接通，所以制冷装置50能够将冷却剂输入冷却管道31内，并控制冷却剂在冷却管道31内循环流动。

譬如制冷装置50是用于制造低温，以确保冷却剂始终保持于较低温度，而为了实现冷却剂的循环流动，可以是制冷装置50内自身集成了循环泵，也可以是制冷装置50与循环泵进行串联接通实现。

其中，上述的出口多通阀38的阀口通闭控制形式并不唯一，譬如可以是出口多通阀38的各个阀口自身具备通闭控制结构，也可是多通阀各个阀口接通相应的阀门，以此组成各个阀口通闭可控的出口多通阀38。

另外，此时的出口多通阀38也为双阀口结构，其一个阀口与制冷装置50的输入端接通，另一个阀口则空置，或在需要暂存冷却剂的时候接入冷却剂暂存罐体70。

实施例七

本发明的第七个实施例如图7所示，其与本发明的第六个实施例基本一致，区别在于，此实施例的冷却管道31与出口多通阀38相邻处接通有冷却剂泄压阀37。

需要指出，冷却剂在经进口多通阀33进入冷却管道31内时，其温度一般较低，而冷却剂在经出口多通阀38流出冷却管道31时，其温度一般会有所升高，即邻近出口多通阀38处的压力一般会大于邻近进口多通阀33处的压力，所以此实施例将冷却剂泄压阀37改为设于邻近出口多通阀38处，从而使得冷却剂泄压阀37能够进行更准确和高效的泄压操作。

实施例八

本发明的第六个实施例如图8所示，其与本发明的第一个实施例基本一致，区别在于，此时的冷却管道31设于夹层34内，冷却管道31与内胆391的外壁抵接，且冷却管道31为单端口结构，冷却管道31的单端口接通有进口多通阀33，以使冷却管道31成为供冷却剂存储的容器。

在采用此设置方式后，则冷却管道31会先对内胆391进行降温，然后再对低温储氢材料32进行降温，同样能够满足对低温储氢材料32的降温需求。

实施例九

本发明的第九个实施例如图9所示，其与本发明的第八个实施例基本一致，区别在于，此实施例的冷却管道31接通有泄压管道36，泄压管道36从夹层34内部延伸至夹层34外部、并接通有冷却剂泄压阀37。

譬如此实施例的泄压管道36为一横向布置的直管，其左端与冷却管道31接通，其右端穿出至夹层34外，并接通冷却剂泄压阀37；所以一旦冷却管道31内部压力超过额定值，则可自动打开冷却剂泄压阀37，以便对冷却管道31内部进行及时的压力释放。

具体的，在进行应用时，可以利用液氮罐与冷却管道31接通，以往冷却管道31内填充液氮；若冷却管道31内的液氮升温，将会产生大量的氮气，即冷却管道31内的压力也随之升高，此时冷却剂泄压阀37则可对冷却管道31进行及时泄压，而且液氮罐也能利用自身的内部压力实现对冷却管道31自动充液氮，也提高了使用便捷性。

实施例十

本发明的第十个实施例如图10所示，其与本发明的第九个实施例基本一致，区别在于，此实施例的高压氢气输入装置10与氢气冷却装置20之间并联接通有第一氢气输入通路811和第二氢气输入通路812，第一氢气输入通路811上接通有充氢端压缩机91。

譬如在对氢气往低温高压储氢罐30的输入压力无特殊要求时，可以关闭第一氢气输入通路811，打开第二氢气输入通路812，即仅利用高压氢气输入装置10内部的压力则可完成氢气往低温高压储氢罐30内的存储。

而在对氢气往低温高压储氢罐30输入压力有更高要求时，则可打开第一氢气输入通路811，关闭第二氢气输入通路812，然后启动充氢端压缩机91对高压氢气输入装置10输出的氢气进行加压，以此将更高压力的氢气送至氢气冷却装置20冷却后再充入低温高压储氢罐30。

即采用此实施例后，可以根据不同需求对氢气往低温高压储氢罐30的输入压力进行调整，以满足不同情况下的使用需求，使得使用灵活性、泛用性得到了大幅提高。

还需指出，为实现第一氢气输入通路811和第二氢气输入通路812的通闭控制，只需在第一氢气输入通路811和第二氢气输入通路812上设置相应的阀门即可。

实施例十一

本发明的第十一个实施例如图11所示，其与本发明的第十个实施例基本一致，区别在于，此实施例的低温高压储氢罐30与高压氢气存储装置40之间并联接通有第一氢气输出通路821和第二氢气输出通路822，第二氢气输出通路822上接通有氢气换热器93。

譬如对氢气往高压氢气存储装置40的输入压力无特殊要求时，可以打开第一氢气输出通路821，关闭第二氢气输出通路822，即低温高压储氢罐30内部的氢气将可直接充进高压氢气存储装置40内。

而在对氢气往高压氢气存储装置40的输入压力有特定需求时，可以关闭第一氢气输出通路821，打开第二氢气输出通路822，即低温高压储氢罐30内部的氢气将会先送至氢气换热器93进行换热升温膨胀，所以氢气将会以更高的压力充进高压氢气存储装置40内。

即采用此实施例后，可以根据不同需求对氢气往高压氢气存储装置40的输入压力进行调整，以满足不同情况下的使用需求，使得使用灵活性、泛用性得到了大幅提高。

还需指出，为实现第一氢气输出通路821和第二氢气输出通路822的通闭控制，只需在第一氢气输出通路821和第二氢气输出通路822上设置相应的阀门即可。

实施例十二

本发明的第十二个实施例如图12所示，其与本发明的第十一个实施例基本一致，区别在于，此实施例的氢气换热器93与高压氢气存储装置40之间接通有第三氢气输出通路823，第三氢气输出通路823上接通有放氢端压缩机92。

譬如对氢气往高压氢气存储装置40的输入压力有更高需求时，可以关闭第一氢气输出通路821和第二氢气输出通路822，打开第三氢气输出通路823，即低温高压储氢罐30内部的氢气将会先送至氢气换热器93进行换热升温膨胀，然后再经放氢端压缩机92进行压缩加压，从而使得氢气以更高的压力充进高压氢气存储装置40内。

即采用此实施例后，能够进一步扩大氢气往高压氢气存储装置40的输入压力调整范围，以满足更多情况下的使用需求，使得使用灵活性、泛用性得到了进一步的提高。

还需指出，为实现第三氢气输出通路823的通闭控制，只需在第三氢气输出通路823上设置相应的阀门即可，而且第二氢气输出通路822上的阀门应设于氢气换热器93的出气端与高压氢气存储装置40的进气端之间。

实施例十三

本发明的第十三个实施例如图13所示，其与本发明的第十二个实施例基本一致，区别在于，此实施例的冷却管道31为双端口结构，冷却管道31的两个端口分别接通有进口多通阀33和各阀口通闭可控的出口多通阀38，以使冷却管道31与制冷装置50接通为供冷却剂循环流动的通路。

所以在应用时，制冷装置50的输出端将与进口多通阀33接通，制冷装置50的输入端将与出口多通阀38接通，所以制冷装置50能够将冷却剂输入冷却管道31内，并控制冷却剂在冷却管道31内循环流动。

譬如制冷装置50是用于制造低温，以确保冷却剂始终保持于较低温度，而为了实现冷却剂的循环流动，可以是制冷装置50内自身集成了循环泵，也可以是制冷装置50与循环泵进行串联接通实现。

其中，上述的出口多通阀38的阀口通闭控制形式并不唯一，譬如可以是出口多通阀38的各个阀口自身具备通闭控制结构，也可是多通阀各个阀口接通相应的阀门，以此组成各个阀口通闭可控的出口多通阀38。

另外，此时的出口多通阀38也为双阀口结构，其一个阀口与制冷装置50的输入端接通，另一个阀口则空置，或在需要暂存冷却剂的时候接入冷却剂暂存罐体70。

实施例十四

本发明的第十四个实施例如图14所示，其与本发明的第十三个实施例基本一致，区别在于，此实施例的冷却管道31与出口多通阀38相邻处接通有冷却剂泄压阀37。

需要指出，冷却剂在经进口多通阀33进入冷却管道31内时，其温度一般较低，而冷却剂在经出口多通阀38流出冷却管道31时，其温度一般会有所升高，即邻近出口多通阀38处的压力一般会大于邻近进口多通阀33处的压力，所以此实施例将冷却剂泄压阀37改为设于邻近出口多通阀38处，从而使得冷却剂泄压阀37能够进行更准确和高效的泄压操作。

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)

1.一种低温高压储氢的放氢系统，其特征在于，

包括低温高压储氢罐、高压氢气存储装置和高压气体输出装置；

所述低温高压储氢罐的氢气出口与所述高压氢气存储装置的进气端接通，且所述低温高压储氢罐包括外壳、内胆、低温储氢材料和冷却管道；所述外壳内部设有所述内胆；所述内胆外壁与所述外壳内壁分离形成夹层，所述夹层内填充有绝热材料；所述低温储氢材料填充于所述内胆内；所述冷却管道内存储有冷却剂，所述冷却管道接通有各阀口通闭可控的进口多通阀，所述进口多通阀设于所述低温高压储氢罐外，所述冷却管道用于冷却所述低温储氢材料；

所述高压气体输出装置的出气端与所述进口多通阀的一个阀口接通。

2.根据权利要求1所述的放氢系统，其特征在于，所述低温高压储氢罐与所述高压氢气存储装置之间并联接通有第一氢气输出通路和第二氢气输出通路，所述第二氢气输出通路上接通有氢气换热器。

3.根据权利要求2所述的放氢系统，其特征在于，所述氢气换热器的出气端与所述高压氢气存储装置的进气端之间接通有第三氢气输出通路，所述第三氢气输出通路上接通有放氢端压缩机。

4.根据权利要求1所述的放氢系统，其特征在于，

所述放氢系统还包括高压氢气输入装置、氢气冷却装置和制冷装置；

所述高压氢气输入装置的出气端与所述氢气冷却装置的进气端接通，所述氢气冷却装置的出气端与所述低温高压储氢罐的氢气进口接通；

所述制冷装置与所述进口多通阀的另一阀口接通，所述制冷装置用于往所述冷却管道内存储或循环流动所述冷却剂。

5.根据权利要求4所述的放氢系统，其特征在于，所述高压氢气输入装置的出气端与所述氢气冷却装置的进气端之间并联接通有第一氢气输入通路和第二氢气输入通路，所述第一氢气输入通路上接通有充氢端压缩机。

6.根据权利要求1所述的放氢系统，其特征在于，所述冷却管道接通有冷却剂泄压阀，所述冷却剂泄压阀设于所述低温高压储氢罐的外部。

7.根据权利要求1至6任一项所述的放氢系统，其特征在于，所述冷却管道设于所述低温高压储氢罐的内部，所述低温储氢材料浸没所述冷却管道。

8.根据权利要求1至6任一项所述的放氢系统，其特征在于，所述冷却管道设于所述夹层内，所述冷却管道与所述内胆的外壁抵接。

9.根据权利要求1所述的放氢系统，其特征在于，所述低温储氢材料为多孔材料。

10.根据权利要求1所述的放氢系统，其特征在于，所述多孔材料包括Pd@Ce-H-UiO-66、Pd@Ce-UiO-66或Pd@H-UiO-66。

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