CN217540362U - 一种移动式加氢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种移动式加氢系统，属于燃料电池应用和加氢机技术领域；其包括移动储氢源、输氢管路以及与输氢管路连通的供能管路和输氮管路；输氢管路包括输氢主管以及沿输氢主管依次设置的氢气增压泵和加氢枪，输氢主管的输入端与移动储氢源连通，输氢主管的输出端与加氢枪连通；供能管路包括输氢支管以及燃料电池模块，输氢支管的两端分别与燃料电池模块和输氢主管连通，燃料电池模块与氢气增压泵电性连接；输氮管路包括排空管、氮气源以及第一阻火器，排空管的两端分别与氮气源和第一阻火器连通，排空管的中部与输氢主管连通。本实用新型能够为氢气增压泵供能，提高加注效率。

Description

一种移动式加氢系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池应用和加氢机技术领域，尤其涉及一种移动式加氢系统。

背景技术

燃料电池具有环境友好、振动与噪音小、能量密度高、能量转换效率高、功率组合灵活等诸多优点，适用于车辆、船舶、电站等各种需要电能的设备和场合。而高压储氢因其高技术成熟度、相对的低廉的价格和简单的系统结构，是目前主流的储氢方式。

采用高压储氢的燃料电池系统如何高效便捷的加注至关重要，一般的高压加氢装置为了缩短加注时间，通常采用大功率的氢气增压泵，消耗较高的电能，例如2.5kg/h的加氢机需要超过20kW的供电。在一些实际应用的场景中，比如在道路上出故障的交通工具、野外便携式电站等场景中，加注地点无法提供大功率供电，使得加氢装置的运行效率较低，加注时间过长。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种移动式加氢系统，用以解决现有移动加氢设备加注效率较低的问题。

本实用新型提供一种移动式加氢系统，包括移动储氢源、输氢管路以及与输氢管路连通的供能管路和输氮管路；

所述输氢管路包括输氢主管以及沿输氢主管依次设置的氢气增压泵和加氢枪，所述输氢主管的输入端与所述移动储氢源连通，所述输氢主管的输出端与所述加氢枪连通；

所述供能管路包括输氢支管以及燃料电池模块，所述输氢支管的两端分别与所述燃料电池模块和所述输氢主管连通，所述燃料电池模块与所述氢气增压泵电性连接；

所述输氮管路包括排空管、氮气源以及第一阻火器，所述排空管的两端分别与所述氮气源和第一阻火器连通，所述排空管的中部与所述输氢主管连通。

进一步的，所述移动储氢源为氢气槽罐车或者氢气集装阁，所述移动储氢源装载于运输车辆上。

进一步的，沿所述输氢主管上还依次设有第一手动阀、第一过滤器、第一压力传感器、第一气动阀、缓冲罐、第二气动阀、第二过滤器、第二手动阀、第三气动阀、流量传感器、压力传感器、温度传感器以及第三阻火器，所述氢气增压泵设置于所述第一气动阀和所述缓冲罐之间，所述加氢枪设置于所述第三阻火器的后方。

进一步的，所述输氢支管的输入端与位于所述第一压力传感器和所述第一气动阀之间的所述输氢主管连通，沿所述输氢支管还设有第五气动阀、第一减压阀以及第四压力传感器，所述燃料电池模块设置于所述第四压力传感器的后方。

进一步的，所述氮气源为氮气存储瓶，所述氮气源与所述排空管连通。

进一步的，沿所述排空管还依次设有第六手动阀、第二减压阀、第五压力传感器、第七手动阀以及第七止回阀，所述第一阻火器位于第七止回阀的下方，所述氮气源位于所述第六手动阀的前方；位于所述第七止回阀与所述第一阻火器之间的所述排空管通过连接管与位于所述第一压力传感器之后的所述输氢主管连通，连接管上设有第三手动阀。

进一步的，所述输氮管路还包括多路吹扫支管，所述吹扫支管的一端连通所述输氢主管或者输氢支管，所述吹扫支管的另一端连通排空管。

进一步的，所述加氢枪上设有排氢管，所述排氢管上依次设有第二阻火器、第二止回阀以及第四阻火器，所述加氢枪位于第二阻火器的前方。

进一步的，还包括配电柜和蓄电池组，所述燃料电池模块依次与所述配电柜和蓄电池组电性连接，所述配电柜与所述氢气增压泵电性连接。

进一步的，还包括循环水管路，所述循环水管路包括制冷机组以及换热器，所述换热器设置于位于所述氢气增压泵和所述缓冲罐之间的输氢主管上，所述制冷机组通过管道分别与所述燃料电池模块、氢气增压泵以及换热器连通。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：

(1)本实用新型的一种移动式加氢系统，在用于加注氢气的输氢主管上设输氢支管，输氢支管的两端分别与燃料电池模块和输氢主管连通，输氢支管从输氢主管中输送一部分的氢气给燃料电池模块，燃料电池模块将氢气的化学能转化为电能，燃料电池模块与氢气增压泵电性连接，燃料电池模块给氢气增压泵提供高压且稳定的电力供应，使得氢气增压泵可以满负荷运行，保持较高的氢气加压效率。

(2)本实用新型的一种移动式加氢系统，在输氢主管上设置排空管，排空管的两端分别与氮气源和第一阻火器连通，排空管的中部与输氢主管连通，通过在排气管中排出氮气，使排气管中产生负压吸力，排气管可以从输氢主管中抽取残留的氢气，排尽输氢主管中残留的氢气，消除安全隐患。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，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为本实用新型整体的结构示意图；

图中，第一手动阀1、第一过滤器2、第一气动阀3、氢气增压泵4、换热器5、缓冲罐6、第二气动阀7、第二过滤器8、第二手动阀9、第三气动阀10、第三阻火器11、加氢枪12、第四气动阀13、第一止回阀14、第五气动阀15、第一减压阀16、燃料电池模块17、第三手动阀18、第一安全阀19、第四手动阀20、第二安全阀21、电动阀22、第五手动阀23、第三安全阀24、第二阻火器25、第二止回阀26、氮气源27、第六手动阀28、第二减压阀29、第四安全阀30、第七手动阀31、第八手动阀32、第三止回阀33、第九手动阀34、第四止回阀35、第十手动阀36、第五止回阀37、第十一手动阀38、第六止回阀39、第十二手动阀40、冷水机组41、第十三手动阀42、第十四手动阀43、第十五手动阀44、第一压力传感器45、第二压力传感器46、流量传感器47、第三压力传感器48、温度传感器49、第四压力传感器50、配电柜51、蓄电池组52、第一阻火器53、第四阻火器54、第五压力传感器55、第七止回阀56、移动储氢源57、输氢管路58、供能管路59、输氮管路60、排氢管61、循环水管路62。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

请参阅图1，本申请的一种移动式加氢系统，包括移动储氢源57、输氢管路58以及与输氢管路58连通的供能管路59和输氮管路60；

输氢管路58包括输氢主管(图中未标出)以及沿输氢主管依次设置的氢气增压泵4和加氢枪12，输氢主管的输入端与移动储氢源57连通，输氢主管的输出端与加氢枪12连通。氢气增压泵4能够抽取移动储氢源57中的氢气并加压，输送给加氢枪12，提高加氢枪12的加注效率。

供能管路59包括输氢支管(图中未标出)以及燃料电池模块17，输氢支管的两端分别与燃料电池模块17和输氢主管连通，输氢支管从输氢主管中输送一部分的氢气给燃料电池模块17，燃料电池模块17将氢气的化学能转化为电能，燃料电池模块17与氢气增压泵4电性连接，燃料电池模块17给氢气增压泵4提供高压且稳定的电力供应，使得氢气增压泵4可以满负荷运行，保持较高的氢气加压效率。

输氮管路60包括排空管(图中未标出)、氮气源27以及第一阻火器53，排空管的两端分别与氮气源27和第一阻火器53连通，排空管的中部与输氢主管连通，通过在排气管中排出氮气，使排气管中产生负压吸力，排气管可以从输氢主管中抽取残留的氢气，排尽输氢主管中残留的氢气，消除安全隐患。氮气为惰性气体，氮气和氢气混合不会达到氢气的爆炸极限，安全性较高。

在使用时，输氢支管可以从输氢主管中抽取氢气并输送给燃料电池模块17，燃料电池模块17消耗氢气，为氢气增压泵4提供电能，维持氢气增压泵4的高功率运转，提高加注效率。排空管与输氢主管和输氢支管连通，在停止加注后，排空管可以排空输氢主管和输氢支管中残留的氢气，消除安全隐患。

需要说明的是：移动储氢源57为氢气槽罐车或者氢气集装阁，氢气槽罐车或者氢气集装阁被装载在大型的运输车辆上，最终形成可移动的氢气加注平台，方便对氢气运输。

沿输氢主管上还依次设有第一手动阀1、第一过滤器2、第一压力传感器45、第一气动阀3、缓冲罐6、第二气动阀7、第二过滤器8、第二手动阀9、第三气动阀10、流量传感器47、压力传感器、温度传感器49以及第三阻火器11，氢气增压泵4设置于第一气动阀3和缓冲罐6之间，加氢枪12设置于第三阻火器11的后方。沿输氢主管传输的氢气依次经过上述元件，手动阀可以人为手动开闭，过滤器可以过滤氢气中可能存在的杂质。气动阀为借助压缩空气驱动的阀门,可以控制管道的开闭。缓冲罐6可以减弱氢气接通时对管道的瞬时冲击，阻止管道和个元器件受到损伤。流量传感器47、压力传感器以及温度传感器49共同作用，可以对管道内氢气的流量，压力和温度进行实时监控空。阻火器是用来阻止易燃气体和易燃液体蒸汽的火焰蔓延的安全装置，阻隔器安装在输氢主管上，可以阻止传播火焰(爆燃或爆轰)通过，降低氢气爆燃的可能性。

输氢支管的输入端与位于第一压力传感器45和第一气动阀3之间的输氢主管连通，沿输氢支管还设有第五气动阀15、第一减压阀16以及第四压力传感器50，燃料电池模块17设置于第四压力传感器50的下方。减压阀可以将输氢主管的中的高压氢气转化成低压氢气，方便氢气在燃料电池模块17中的氧化发电。电池模块17从B端口吸收空气，供自身内部消耗，然后从A端口排出多余的废气。

氮气源27为氮气存储瓶，氮气源27与排空管连通。沿排空管还依次设有第六手动阀28、第二减压阀29、第五压力传感器、第七手动阀31以及第七止回阀，第一阻火器53位于第七止回阀的下方。位于第七止回阀与第一阻火器53之间的排空管通过连接管与位于第一压力传感器45和第四气动阀13之间的输氢主管连通，连接管上设有第三手动阀18。止回阀为单向阀，可以阻止氢气的回流。在具体实施过程中，关闭输氢主管上的第一手动阀1和第二手动阀9，开启第三手动阀18，使得输氢主管中部相对与移动储氢源57和加氢枪12隔离，通过往排空管中排出氮气，可以抽取输氢主管中残余的氢气，避免发生爆燃事故。

输氮管路60还包括多路吹扫支管，吹扫支管的一端连通输氢主管或者输氢支管，吹扫支管的另一端连通排空管。通过控制对应阀门的开闭，可以将输氢主管和输氢支管中残留的氢气排出，阻止爆燃事故的发生。在具体实施过程中，吹扫支管包括四路；第一路，从第十一手动阀38开始到第六止回阀39连接至输氢主管的第一过滤器2之前。第二路，从第九手动阀34开始到第四止回阀35连接至输氢主管的氢气增压泵4之前。第三路，从第八手动阀32开始到第三止回阀33连接至输氢支管的第一止回阀14之后。第四路，从第十手动阀36开始到第五止回阀37连接至输氢支管的第五气动阀15之后。

加氢枪12上设有排氢管61，第二排氢管61上依次设有第二阻火器25、第二止回阀26以及第四阻火器54，加氢枪12位于第二阻火器25的上方。在氢气加注过程中，加氢枪12上多余的氢气可以从排氢管61排出。

本申请的移动式加氢系统还包括配电柜51和蓄电池组52，燃料电池模块17与配电柜51电性连接，配电柜51与蓄电池组52电性连接，配电柜51与氢气增压泵4电性连接。由燃料电池模块17发出的电能可以通过配电柜51的转接，输送给蓄电池组52和氢气增压泵4。配电柜51的C端口可以向外界供电，给生活生产提供能量。配电柜51的D端口可以与给系统内部的电磁阀和指示灯供电，降低系统本身的能耗。

本申请的移动式加氢系统还包括循环水管路62，循环水管路62包括制冷机组以及换热器5，换热器5设置于位于氢气增压泵4和缓冲罐6之间的输氢主管上，制冷机组通过管道分别与燃料电池模块17、氢气增压泵4以及换热器5连通。燃料电池模块17、氢气增压泵4、换热器5，统一由一套制冷机组来实现散热。

工作流程：输氢主管在往加氢枪12输送氢气的过程中，输氢支管可以从输氢主管中抽取氢气并输送给燃料电池模块17，燃料电池模块17为安装在输氢主管上的氢气增压泵4提供能量，维持氢气增压泵4的高功率运转，提高加注效率。排空管与输氢主管和输氢支管连通，在停止加注后，排空管可以排空输氢主管和输氢支管中残留的氢气，消除安全隐患。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型之内。

Claims (10)

1.一种移动式加氢系统，其特征在于，包括移动储氢源、输氢管路以及与输氢管路连通的供能管路和输氮管路；

所述输氢管路包括输氢主管以及沿输氢主管依次设置的氢气增压泵和加氢枪，所述输氢主管的输入端与所述移动储氢源连通，所述输氢主管的输出端与所述加氢枪连通；

所述供能管路包括输氢支管以及燃料电池模块，所述输氢支管的两端分别与所述燃料电池模块和所述输氢主管连通，所述燃料电池模块与所述氢气增压泵电性连接；

所述输氮管路包括排空管、氮气源以及第一阻火器，所述排空管的两端分别与所述氮气源和第一阻火器连通，所述排空管的中部与所述输氢主管连通。

2.根据权利要求1所述的一种移动式加氢系统，其特征在于，所述移动储氢源为氢气槽罐车或者氢气集装阁，所述移动储氢源装载于运输车辆上。

3.根据权利要求1所述的一种移动式加氢系统，其特征在于，沿所述输氢主管上还依次设有第一手动阀、第一过滤器、第一压力传感器、第一气动阀、缓冲罐、第二气动阀、第二过滤器、第二手动阀、第三气动阀、流量传感器、压力传感器、温度传感器以及第三阻火器，所述氢气增压泵设置于所述第一气动阀和所述缓冲罐之间，所述加氢枪设置于所述第三阻火器的后方。

4.根据权利要求3所述的一种移动式加氢系统，其特征在于，所述输氢支管的输入端与位于所述第一压力传感器和所述第一气动阀之间的所述输氢主管连通，沿所述输氢支管还设有第五气动阀、第一减压阀以及第四压力传感器，所述燃料电池模块设置于所述第四压力传感器的后方。

5.根据权利要求4所述的一种移动式加氢系统，其特征在于，所述氮气源为氮气存储瓶，所述氮气源与所述排空管连通。

6.根据权利要求5所述的一种移动式加氢系统，其特征在于，沿所述排空管还依次设有第六手动阀、第二减压阀、第五压力传感器、第七手动阀以及第七止回阀，所述第一阻火器位于第七止回阀的下方，所述氮气源位于所述第六手动阀的前方；位于所述第七止回阀与所述第一阻火器之间的所述排空管通过连接管与位于所述第一压力传感器之后的所述输氢主管连通，连接管上设有第三手动阀。

7.根据权利要求6所述的一种移动式加氢系统，其特征在于，所述输氮管路还包括多路吹扫支管，所述吹扫支管的一端连通所述输氢主管或者输氢支管，所述吹扫支管的另一端连通排空管。

8.根据权利要求1所述的一种移动式加氢系统，其特征在于，所述加氢枪上设有排氢管，所述排氢管上依次设有第二阻火器、第二止回阀以及第四阻火器，所述加氢枪位于第二阻火器的前方。

9.根据权利要求1所述的一种移动式加氢系统，其特征在于，还包括配电柜和蓄电池组，所述燃料电池模块依次与所述配电柜和蓄电池组电性连接，所述配电柜与所述氢气增压泵电性连接。

10.根据权利要求4所述的一种移动式加氢系统，其特征在于，还包括循环水管路，所述循环水管路包括制冷机组以及换热器，所述换热器设置于位于所述氢气增压泵和所述缓冲罐之间的输氢主管上，所述制冷机组通过管道分别与所述燃料电池模块、氢气增压泵以及换热器连通。

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