CN218582892U - 储氢系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种储氢系统及车辆，涉及车辆技术领域，本实用新型提供的储氢系统包括：储液瓶、汽化机构、缓冲机构和调压机构，储液瓶、汽化机构和缓冲机构依次流体连通，并且缓冲机构的出气端用于与燃料电池连通；调压机构分别与储液瓶和缓冲机构连通，用于调节储液瓶与缓冲机构之间的压力。本实用新型提供的储氢系统缓解了相关技术中储系统具有一定危险性的技术问题。

Description

储氢系统及车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种储氢系统及车辆。

背景技术

燃料电池汽车最大的优点是零排放，不产生温室气体，近年来发展迅速。车载燃料电池装置所使用的燃料为高纯度氢气，由车载储氢系统提供。

传统的燃料电池汽车中的储氢系统通常采用的是高压气态储存方式，既将高压氢气储存在由复合材料制成的气瓶中，该方法的缺点是储氢密度低，且氢气储存的压力极高，通常可达70MPa，相当于700个大气压的作用力，有一定的危险性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种储氢系统及车辆，以缓解相关技术中储系统具有一定危险性的技术问题。

第一方面，本实用新型提供的储氢系统包括：储液瓶、汽化机构、缓冲机构和调压机构，所述储液瓶、所述汽化机构和所述缓冲机构依次流体连通，并且所述缓冲机构的出气端用于与燃料电池连通；

所述调压机构分别与所述储液瓶和所述缓冲机构连通，用于调节所述储液瓶与所述缓冲机构之间的压力。

可选地，所述缓冲机构包括相互连通的第一缓冲罐和第二缓冲罐，所述第一缓冲罐与所述汽化机构连通，所述第二缓冲罐用于与燃料电池连通；

所述调压机构包括调压管道和调压阀，所述调压管道分别与所述储液瓶和所述第二缓冲罐连通，所述调压阀设置于所述调压管道，所述调压阀用于控制所述调压管道的通断。

可选地，所述第一缓冲罐和所述第二缓冲罐通过第一管道连通，所述第一管道上设有第一单向阀，所述第一单向阀用于防止所述第二缓冲罐内的气体进入所述第一缓冲罐。

可选地，所述调压机构还包括增压泵，所述增压泵的进气端与所述第一缓冲罐连通，所述增压泵的出气端与所述第二缓冲罐连通。

可选地，所述增压泵的出气端与所述第二缓冲罐通过第二管道连通，所述第二管道上设有第二单向阀，所述第二单向阀用于防止所述第二缓冲罐内的气体进入所述增压泵。

可选地，所述汽化机构包括相互连通的汽化器和水浴汽化器，所述汽化器与所述储液瓶连通，所述水浴汽化器与所述缓冲机构连通。

可选地，所述储氢系统还包括加热机构，所述加热机构与所述水浴汽化器连通。

可选地，所述加热机构包括进液管和出液管，所述进液管的第一端和所述出液管的第一端均与所述水浴汽化器连通，所述进液管的第二端和所述出液管的第二端均用于与燃料电池中的冷却管路连通。

可选地，所述加热机构还包括加热器和电子节温器，所述进液管与所述出液管通过第三管道连通，所述加热器设置于所述第三管道，所述电子节温器安装于所述第三管道与所述进液管的连接处；

和/或，所述加热机构还包括水泵，所述水泵设置于所述进液管或所述出液管。

第二方面，本实用新型提供的车辆包括燃料电池和上述的储氢系统，所述储氢系统与所述燃料电池连通。

本实用新型提供的储氢系统包括：储液瓶、汽化机构、缓冲机构和调压机构，储液瓶、汽化机构和缓冲机构依次流体连通，并且缓冲机构的出气端用于与燃料电池连通；调压机构分别与储液瓶和缓冲机构连通，用于调节储液瓶与缓冲机构之间的压力。本实用新型提供的储氢系统中，储液瓶用于存储液态氢，从储气瓶内流出的液态氢进入汽化机构，在汽化机构内变成气态的氢气，从汽化机构中排出的氢气进入缓冲机构，并存储在缓冲机构中，从缓冲机构中排出的氢气可供给燃料电池。在储液瓶与缓冲机构之间设置调压机构，可根据储液瓶和缓冲机构内压力的情况，调节两者内的压力，以保证储液瓶内的压力在安全的范围内，以及提高系统的动态性能。

与现有技术中的储氢系统相比，本实用新型提供的储氢系统能够存储液态氢，并将液态氢气化供给燃料电池，相对于存储气态氢需要的压力降低，有利于提高系统的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的储氢系统的结构示意图。

图标：100-储液瓶；200-汽化机构；210-汽化器；220-水浴汽化器；310-第一缓冲罐；320-第二缓冲罐；400-调压机构；410-调压管道；420-调压阀；430-增压泵；510-第一管道；511-第一单向阀；520-第二管道；521-第二单向阀；530-第三管道；540-第四管道；541-开关阀；550-第五管道；560-第六管道；561-第一电磁阀；562-减压阀；600-加热机构；610-进液管；620-出液管；630-加热器；640-电子节温器；650-水泵；700-燃料电池。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供的车辆包括燃料电池700和储氢系统，储氢系统与燃料电池700连通，储氢系统用于存储液态氢，并将液态氢气化后变为气态的氢气后输送至燃料电池700。

下面对储氢系统的进行介绍：

如图1所示，本实用新型实施例提供的储氢系统包括：储液瓶100、汽化机构200、缓冲机构和调压机构400，储液瓶100、汽化机构200和缓冲机构依次流体连通，并且缓冲机构的出气端用于与燃料电池700连通；调压机构400分别与储液瓶100和缓冲机构连通，用于调节储液瓶100与缓冲机构之间的压力。

具体地，储液瓶100为双层结构，中间抽真空用于隔绝热量传递及辐射，储液瓶100的出液口通过第四管道540与汽化机构200连通，第四管道540上设有用于控制第四管道540通断的开关阀541，汽化机构200通过第五管道550与缓冲机构连通，缓冲机构通过第六管道560与燃料电池700连通，以将氢气输送至燃料电池700。

在本实用新型实施例提供的储氢系统中，储液瓶100用于存储液态氢，从储气瓶内流出的液态氢进入汽化机构200，在汽化机构200内变成气态的氢气，从汽化机构200中排出的氢气进入缓冲机构，并存储在缓冲机构中，从缓冲机构中排出的氢气可供给燃料电池700。在储液瓶100与缓冲机构之间设置调压机构400，可根据储液瓶100和缓冲机构内压力的情况，调节两者内的压力，以保证储液瓶100内的压力在安全的范围内，以及提高系统的动态性能。

与现有技术中的储氢系统相比，本实用新型实施例提供的储氢系统能够存储液态氢，并将液态氢气化供给燃料电池700，相对于存储气态氢需要的压力降低，有利于提高系统的安全性。

如图1所示，缓冲机构包括相互连通的第一缓冲罐310和第二缓冲罐320，第一缓冲罐310通过第五管道550与汽化机构200连通，第二缓冲罐320通过第六管道560与燃料电池700连通。从汽化机构200排出的氢气存储在第一缓冲罐310中，第一缓冲罐310内的氢气进入第二缓冲罐320中，从第二缓冲罐320排出的氢气通过第六管道560进入燃料电池700。第六管道560上设置有减压阀562和第一电磁阀561，第一电磁阀561用于控制第六管道560的通断，减压阀562将从第二缓冲罐320输出的氢气的压力调制成燃料电池700需要的氢气压力并输入到燃料电池700。

调压机构400包括调压管道410和调压阀420，调压管道410的一端与储液瓶100连通，调压管道410的另一端与第二缓冲罐320连通，具体连接于第二缓冲罐320的上端。调压阀420设置于调压管道410，调压阀420用于控制调压管道410的通断。具体地，调压阀420设置为第二电磁阀，可通过远程控制实现第二电磁阀的开启和关闭，从而实现对调压管道410通断的控制。

储液瓶100上设有用于检测其内部压力的压力传感器，当储液瓶100内的压力过高时，则可以通过打开调压阀420，将较高压力的气体泄放到第二缓冲罐320中，直接给燃料电池700供应氢气，可以保证储液瓶100的压力在安全范围内。当储液瓶100内的压力低时，也可以通过将调压阀420打开，将第二缓冲罐320内的氢气导入储液瓶100中进行压力平衡，使得储液瓶100内的液态氢能够顺利从出液口流出，并进入汽化机构200变为气态的氢气，从而提高系统的动态性能。

如图1所示，第一缓冲罐310和第二缓冲罐320通过第一管道510连通，第一管道510上设有第一单向阀511，第一单向阀511用于防止第二缓冲罐320内的气体进入第一缓冲罐310。

在供氢过程中，当第二缓冲罐320内的压力较低时，通过外部设备对第二缓冲罐320进行加压，使第二缓冲罐320内氢气的压力提高，第一单向阀511的设置防止第二缓冲罐320内的氢气回流至第一缓冲罐310，对第二缓冲罐320内的压力产生影响，进而影响氢气的供应。

如图1所示，调压机构400还包括增压泵430，增压泵430的进气端与第一缓冲罐310连通，增压泵430的出气端与第二缓冲罐320连通。

在供氢过程中，当第二缓冲罐320内的压力较低时，则可以开启增压泵430，使第二缓冲罐320内氢气的压力提高，同时将第一缓冲罐310内的压力抽取至第二缓冲罐320，第一单向阀511防止第二缓冲罐320内的氢气回流至第一缓冲罐310，对第二缓冲罐320内的压力产生影响，进而影响氢气的供应。此外，当储液瓶100内的压力过高时，则可以通过打开调压阀420，将较高压力的气体泄放到第二缓冲罐320中，直接给燃料电池700供应氢气，此时无需打开增压泵430实现对第二缓冲罐320增压，降低系统的功耗。

增压泵430的出气端与第二缓冲罐320通过第二管道520连通，第二管道520上设有第二单向阀521，第二单向阀521用于防止第二缓冲罐320内的气体进入增压泵430。第二单向阀521的设置防止第二缓冲罐320内的氢气回流至第一缓冲罐310，对第二缓冲罐320内的压力产生影响，进而影响氢气的供应。

汽化机构200包括相互连通的汽化器210和水浴汽化器220，汽化器210与储液瓶100连通，水浴汽化器220与缓冲机构连通。具体地，汽化器210通过第四管道540与储液瓶100的出液口连通，水浴汽化器220通过第五管道550与第一缓冲罐310连通。给燃料电池700供给氢气时，第四管道540上的开关阀541打开，储液瓶100内的液态氢通过第四管道540进入汽化器210，吸收热量变成气态的氢气，从汽化器210排出的氢气进入水浴汽化器220，从水浴汽化器220排出的氢气通过第五管道550进入第一缓冲罐310，实现对液态氢的气化和存储。

储氢系统还包括加热机构600，加热机构600与水浴汽化器220连通。具体地，加热机构600用于对流经水浴汽化器220的液体进行加热，被加热的液体进入水浴汽化器220，并将水浴汽化器220内的盘管加热，从而使经过盘管的液体氢吸收热量气化，从液体氢转化为气态的氢气。

如图1所示，加热机构600包括进液管610和出液管620，进液管610的第一端和出液管620的第一端均与水浴汽化器220连通，进液管610的第二端和出液管620的第二端均用于与燃料电池700中的冷却管路连通。

具体地，进液管610的进液端用于与燃料电池700中冷却管路的出液端连接，进液管610的出液端与水浴汽化器220的用于加热液体进入的一端连接，出液管620的进液端与水浴汽化器220中用于加热液体排出的一端连接，出液管620的出液端与燃料电池700中冷却管路的进液端连接。

燃料电池700工作过程中产生的热量较大，通过进液管610和出液管620配合将一部分热量引入水浴汽化器220中，以用于液态的氢气吸热气化，达到辅助散热的作用。通过将燃料电池700产生的热量部分引入至水浴汽化器220可以降低用于给燃料电池700散热的风扇的散热压力，进而降低整车的能量消耗，对于提高车辆的续航里程，提升NVH性能有一定的帮助作用。

进一步地，加热机构600还包括加热器630和电子节温器640，进液管610与出液管620通过第三管道530连通，具体地，第三管道530的两端分别与进液管610的中部和出液管620的中部连通，加热器630设置于第三管道530，用于对流经第三管道530的液体进行加热。电子节温器640安装于第三管道530与进液管610的连接处，用于控制燃料电池700的冷却管路与水浴加热器630之间的通断，以及第三管道530与进液管610之间的通断。

当燃料电池700刚开始工作产生的热量较少时，电子节温器640使第三管道530与进液管610连通，并使燃料电池700的冷却管路与水浴加热器630之间断开，液体在进液管610、水浴汽化器220、出液管620和第三管道530内循环，液体在经过第三管道530时，加热器630对液体进行加热，以使用于使液体氢气化的液体达到需要的温度。随着燃料电池700工作的时间增长，燃料电池700产生的热量增加，电子节温器640使第三管道530与进液管610断开，并使燃料电池700的冷却管路与水浴加热器630之间连通，液体在进液管610、水浴汽化器220、出液管620和冷却管路内循环，燃料电池700为用于使液体氢气化的液体提供热量，此外无需使用加热器630，降低了整车的能量消耗。

进一步地，加热机构600还包括水泵650，水泵650设置于进液管610或出液管620。在本实施例中，如图1所示，水泵650设置于进液管610上，水泵650工作时，促进液体的循环。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种储氢系统，其特征在于，包括：储液瓶(100)、汽化机构(200)、缓冲机构和调压机构(400)，所述储液瓶(100)、所述汽化机构(200)和所述缓冲机构依次流体连通，并且所述缓冲机构的出气端用于与燃料电池(700)连通；

所述调压机构(400)分别与所述储液瓶(100)和所述缓冲机构连通，用于调节所述储液瓶(100)与所述缓冲机构之间的压力。

2.根据权利要求1所述的储氢系统，其特征在于，所述缓冲机构包括相互连通的第一缓冲罐(310)和第二缓冲罐(320)，所述第一缓冲罐(310)与所述汽化机构(200)连通，所述第二缓冲罐(320)用于与燃料电池(700)连通；

所述调压机构(400)包括调压管道(410)和调压阀(420)，所述调压管道(410)分别与所述储液瓶(100)和所述第二缓冲罐(320)连通，所述调压阀(420)设置于所述调压管道(410)，所述调压阀(420)用于控制所述调压管道(410)的通断。

3.根据权利要求2所述的储氢系统，其特征在于，所述第一缓冲罐(310)和所述第二缓冲罐(320)通过第一管道(510)连通，所述第一管道(510)上设有第一单向阀(511)，所述第一单向阀(511)用于防止所述第二缓冲罐(320)内的气体进入所述第一缓冲罐(310)。

4.根据权利要求2所述的储氢系统，其特征在于，所述调压机构(400)还包括增压泵(430)，所述增压泵(430)的进气端与所述第一缓冲罐(310)连通，所述增压泵(430)的出气端与所述第二缓冲罐(320)连通。

5.根据权利要求4所述的储氢系统，其特征在于，所述增压泵(430)的出气端与所述第二缓冲罐(320)通过第二管道(520)连通，所述第二管道(520)上设有第二单向阀(521)，所述第二单向阀(521)用于防止所述第二缓冲罐(320)内的气体进入所述增压泵(430)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的储氢系统，其特征在于，所述汽化机构(200)包括相互连通的汽化器(210)和水浴汽化器(220)，所述汽化器(210)与所述储液瓶(100)连通，所述水浴汽化器(220)与所述缓冲机构连通。

7.根据权利要求6所述的储氢系统，其特征在于，所述储氢系统还包括加热机构(600)，所述加热机构(600)与所述水浴汽化器(220)连通。

8.根据权利要求7所述的储氢系统，其特征在于，所述加热机构(600)包括进液管(610)和出液管(620)，所述进液管(610)的第一端和所述出液管(620)的第一端均与所述水浴汽化器(220)连通，所述进液管(610)的第二端和所述出液管(620)的第二端均用于与燃料电池(700)中的冷却管路连通。

9.根据权利要求8所述的储氢系统，其特征在于，所述加热机构(600)还包括加热器(630)和电子节温器(640)，所述进液管(610)与所述出液管(620)通过第三管道(530)连通，所述加热器(630)设置于所述第三管道(530)，所述电子节温器(640)安装于所述第三管道(530)与所述进液管(610)的连接处；

和/或，所述加热机构(600)还包括水泵(650)，所述水泵(650)设置于所述进液管(610)或所述出液管(620)。

10.一种车辆，其特征在于，包括燃料电池(700)和权利要求1-9任一项所述的储氢系统，所述储氢系统与所述燃料电池(700)连通。

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