CN214928950U - 一种用于车载液氢燃料电池动力系统的储氢装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于车载液氢燃料电池动力系统的储氢装置，包括液氢储罐、高压气罐，所述液氢储罐连通所述高压气罐。通过增加一个高压气罐，不仅仅避免了液氢的泄露安全性问题，并且存储在高压氢罐的气氢得到了合理的回收。

Description

一种用于车载液氢燃料电池动力系统的储氢装置

技术领域

本实用新型属于氢燃料电池汽车领域，具体涉及一种用于车载液氢燃料电池动力系统的储氢装置。

背景技术

随着全球温室效应加剧、石油能源进一步枯竭，新能源汽车的发展势在必得，其中燃料电池汽车以无污染排放、续航里程好、动力强劲等特点备受青睐。但车载储氢技术却是困扰技术人员的一大难题。

高压储氢和液化储氢是目前较为成熟的两种方法：高压储氢设备结构简单，价格低廉，操作方便，作为短距离储氢或者小型储氢容器性价比高；而液氢密度为70.78kg/m³，是标准状况下氢气密度0.08342kg/m³的近850倍，即使将氢气压缩至30MPa或70MPa，其储能密度也远高于气态氢，并且安全性相对较好。非常适合于中远距离储藏和运输。

虽然液化储氢有众多的优势，但其缺点也不可忽略。液氢储罐容器是低温绝热容器，在汽车长期停放过程中，会有热量不可避免的进入容器从而使容器内液氢汽化，罐内压力上升。当上升的压力逼近预设值时，处于安全考虑进行降压泄氢，通常液氢的日蒸发率在3％左右，能源浪费严重。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于车载液氢燃料电池动力系统的储氢装置，能避免液氢电池汽车在长期停放过程中泄露氢气。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种用于车载液氢燃料电池动力系统的储氢装置，包括液氢储罐、高压气罐，所述液氢储罐连通所述高压气罐。

优选的，还包括制冷机，所述制冷机的制冷管路连接在所述液氢储罐上，用于为液氢储罐降温。

优选的，还包括燃料电池堆、DC/DC转换器和电机，所述液氢储罐和高压气罐分别与所述燃料电池堆连接，所述燃料电池堆的电量输出侧经DC/DC转换器连接所述电机。

优选的，所述燃料电池堆的排水侧与所述制冷机连通。

优选的，所述燃料电池堆的电量输出侧经DC/DC转换器还连接有蓄电池。

优选的，所述蓄电池电性连接所述制冷机。

优选的，所述的蓄电池设有外部电能输出接口。

优选的，还包括控制系统和压力传感器，多个所述压力传感器分别设置在液氢储罐和高压气罐内，所述控制系统分别与所述压力传感器、燃料电池堆、电机、蓄电池、高压气罐和制冷机电性连接。

优选的，所述高压气罐的进气口处设置有阀门，所述控制系统电性连接所述阀门。

优选的，所述的高压气罐的容量大于等于液氢储罐容量的一半。

通过上述技术方案的实施，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型实施例提供的储氢结构，通过增加一个高压气罐，在汽车停放期间，液氢储罐向高压气罐内泄氢，不仅仅避免了液氢的泄露安全性问题，并且存储在高压氢罐的气氢得到了合理的回收。

2、本实用新型实施例提供的储氢结构，即使停放时间过长，高压气罐容量有限的情况下，备用的制冷机可以液氢储罐进行冷却降压工作，进一步解决了氢气间接性泄露的难题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例储氢结构的原理示意图。

其中：1液氢储罐；2高压气罐；3制冷机；4燃料电池堆；5DC/DC转换器；6电机；7蓄电池；8控制系统；9压力传感器。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本实用新型提供进一步的详细说明。除非另有指明，本实用新型所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本实用新型所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种用于车载液氢燃料电池动力系统的储氢装置，包括液氢储罐1和高压气罐2。液氢储罐1以真空绝热的方式储存液态氢气，液氢储罐1连通高压气罐2，高压气罐2用于储存气态氢气。高压气罐2的容量大于等于液氢储罐1容量的一半。在汽车停放期间，液氢储罐1向高压气罐2内泄氢，解决了液氢的降压泄氢的浪费问题。

本实用新型的优选实施例中，还包括制冷机3，制冷机3连接液氢储罐1，制冷机3用于在汽车停放时间过长，高压气罐2容量有限的情况下，为液氢储罐1提供冷量，对其进行降温减压处理。

本实用新型的优选实施例中，还包括燃料电池堆4、DC/DC转换器5、电机6和蓄电池7，液氢储罐1和高压气罐2分别与燃料电池堆4连接，燃料电池堆4的电量输出侧经DC/DC转换器5连接电机6；DC/DC转换器5用于对燃料电池堆4输出的电压、电流进行稳定调节，电机用于驱动汽车行驶。

燃料电池堆4是氧气和氢气发生电化学反应产生电能的场所；燃料电池堆4的排水侧与制冷机3连通，燃料电池堆4的电量输出侧经DC/DC转换器5还连接有蓄电池7，蓄电池7用于储存电能，蓄电池7电性连接制冷机3；蓄电池7设有外部电能输出接口，可以给负载或制冷机3提供电能。

本实用新型的优选实施例中，还包括控制系统8和压力传感器9。多个压力传感器9分别设置在液氢储罐1和高压气罐2内，控制系统8分别与压力传感器9、燃料电池堆4、电机6、蓄电池7和制冷机3电性连接，高压气罐2的进气口处设置有阀门，控制系统8电性连接该高压气罐2进气口处的阀门。压力传感器9用于监测液氢储罐1和高压气罐2的实时压力；控制系统8用于接受压力传感器9的压力并对燃料电池堆4、电机6、蓄电池7、高压气罐2、制冷机3的运行进行控制：汽车正常行驶时，液氢储罐1对燃料电池堆4进行供氢，高压气罐2、制冷机3不工作；氢气与氧气在燃料电池堆4内进行化学反应产生电能和水，电能驱动电机6带动负载进行工作，水作为冷却介质存储在制冷机3中；汽车停放期间，开启高压气罐2的阀门，进行汽化氢气的收集工作。压力传感器9进行实时监测瓶内气体压力，并将结果传输至控制系统8，当高压气罐2容量到达90％时，控制系统8控制制冷机3开启运行，对液氢储罐1进行降温减压工作。

本实用新型优选实施例的工作方法为：汽车正常行驶时，液氢储罐1对燃料电池堆4进行供氢，高压气罐2、制冷机3不工作；氢气与氧气在燃料电池堆4进行化学反应产生电能和水，电能驱动电机6带动负载进行工作，水作为冷却介质存储在制冷机3中；在起步、加速期间，控制系统8对整个动力系统进行控制，使得燃料电池堆4和蓄电池7同时工作或分开工作，提高行驶动力性；制动期间，蓄电池7进行能量回收工作，储存制动产生的电能。

汽车停放期间，由于不可避免的有热量进入到液氢储罐1，导致液氢汽化，此时开启高压气罐2，将汽化的氢气吸入到罐中进行储存。并且在储存过程中，压力传感器9进行实时监测瓶内气体压力，并将结果传输至控制系统8进行判断液氢储罐1的氢气余量。当高压气罐2容量到达90％时，制冷机3开启运行，对液氢储罐1进行降温减压工作，保证不再产生汽化氢气。同时蓄电池7为制冷机3提供电能，当汽化氢气全部进入高压气罐2之后，关闭高压气罐2的阀门。

长时间停放之后再次运行车辆时，高压气罐2先进行供氢，当实时压力低于预设值时，表示氢气即将消耗殆尽，此时车辆仪表切换开关指示灯亮起，驾驶员切换到液氢储罐1进行氢气供给，驱动车辆行驶。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (5)

1.一种用于车载液氢燃料电池动力系统的储氢装置，其特征在于，包括液氢储罐(1)、高压气罐(2)、制冷机(3)、燃料电池堆(4)、DC/DC转换器(5)、电机(6)、控制系统(8)和压力传感器；

所述液氢储罐(1)连通所述高压气罐(2)；

所述制冷机(3)的制冷管路连接在所述液氢储罐(1)上；

所述液氢储罐(1)和高压气罐(2)分别与所述燃料电池堆(4)连接，所述燃料电池堆(4)的电量输出侧经DC/DC转换器(5)连接所述电机(6)；

所述燃料电池堆(4)的电量输出侧经DC/DC转换器(5)还连接有蓄电池(7)；

多个所述压力传感器分别设置在液氢储罐(1)和高压气罐(2)内，所述控制系统(8)分别与所述压力传感器、燃料电池堆(4)、电机(6)、蓄电池(7)、高压气罐(2)和制冷机(3)电性连接；

所述高压气罐(2)的进气口处设置有阀门，所述控制系统(8)电性连接所述阀门。

2.根据权利要求1所述的用于车载液氢燃料电池动力系统的储氢装置，其特征在于，所述燃料电池堆(4)的排水侧与所述制冷机(3)连通。

3.根据权利要求1所述的用于车载液氢燃料电池动力系统的储氢装置，其特征在于，所述蓄电池(7)电性连接所述制冷机(3)。

4.根据权利要求1所述的用于车载液氢燃料电池动力系统的储氢装置，其特征在于，所述的蓄电池(7)设有外部电能输出接口。

5.根据权利要求1所述的用于车载液氢燃料电池动力系统的储氢装置，其特征在于，所述的高压气罐(2)的容量大于等于液氢储罐(1)容量的一半。

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