CN218819623U - 一种移动式加氢装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种移动式加氢装置，包括有设置于集成撬内且用于提供氢气的气源模块，所述气源模块输出端依次连接有给氢气增压的增压模块和给燃料电池加氢的加注模块，所述增压模块和加注模块之间增设有储氢模块；所述储氢模块包括有若干排列设置的储氢罐，所有所述储氢罐的进气口均与增压模块连通，所述储氢罐的出气口处设置有第一球阀，所述球阀的输出端分别连接有排污口和加注模块。本实用新型能够只使用压差平衡加注的情况下，提高加注效率，提高气体的利用率。

Description

一种移动式加氢装置

技术领域

本实用新型涉及燃料电池加氢技术领域，具体涉及一种移动式加氢装置。

背景技术

氢燃料电池车技术因其高效率和零排放等优点，成为本世纪最理想、最有可能替代传统燃料电池车动力系统的技术。发展氢燃料电池车技术将可同时彻底解决车辆发展所带来的能源和环境问题，氢燃料电池车使用氢气为燃料，氢气加注主要依靠加氢站。现有的加氢撬装站中集成了压缩机(或配置小容量高压缓冲罐)、控制器、加氢机，储氢瓶组置于撬外，加注逻辑如下：

a.采用储氢瓶组气体压差进行加注；

b.利用储氢瓶组气体压差进行未加注至要求压力时，储氢瓶组气体经压缩机进行加压加注；

c.氢气运输车辆内氢气直接通过压缩机进行加注。

d.非加注期间通过压缩机将氢气运输车辆内氢气向储氢瓶组加注。

现有的技术方案中撬装站转运需对储氢瓶组进行拆除，且采用储氢瓶组压差平衡加注为辅压缩机增压加注为主的加注方式，加注效率低，气体利用低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种移动式加氢装置，能够只使用压差平衡加注的情况下，提高加注效率，提高气体的利用率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种移动式加氢装置，包括有设置于集成撬内且用于提供氢气的气源模块，所述气源模块输出端依次连接有给氢气增压的增压模块和给燃料电池加氢的加注模块，所述增压模块和加注模块之间增设有储氢模块；

所述储氢模块包括有若干并接设置的储氢罐，所述储氢罐的进气口与增压模块连通，所述储氢罐的出气口处设置有第一球阀，所述球阀的输出端分别连接有排污口和加注模块。

进一步的，所述储氢模块包括有若干并接的储氢罐组构成，所述储氢罐组内的储氢罐不少于三个设置。

进一步的，所述储氢罐组内的储氢罐压强成阶梯式设置。

进一步的，所述加注模块包括设置有加注口和泄压口的加注枪，所述储氢模块与加注口依次之间串接设置有第一压力表、第一导通阀、第一单向阀和第一压力传感器；

所述第一导通阀的输入端口分别并接设置有第二球阀和第一安全阀，所述第一导通阀的输出端并接有第二导通阀，所述第二球阀、第一安全阀、第二导通阀和泄压口均与阻火器连接，所述阻火器的出口处设置有泄气口。

进一步的，所述增压模块为气能增压器，所述气能增压器的增压端口连通有提供压缩能的空压机，所述气能增压器的输入端口分别连接有氢气口和氮气口；

所述氢气口与气能增压器之间串设有第一过滤器、第三导通阀和单向阀。

进一步的，所述气能增压器的输入端口处设置有第二压力传感器。

进一步的，所述气能增压器的输出端口连接有排空口，所述排空口与气能增压器之间设置有第二泄压阀。

进一步的，所述空压机与气能增压器之间依次串设有第一水油分离器、第二过滤器、第四导通阀和第三压力传感器。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

通过在增压模块和加注模块之间设置若干个并接安装的氢气罐，将氢气罐压强由大到小的顺序依次给燃料电池充气，加注时依据加注端气体压力按照系统控制逻辑实现氢气罐内气体的分级取气，交替的给燃料电池加注，燃料电池与氢气罐之间始终存在压强差，能够只使用压差平衡加注的情况下，以保证加注效率并提高气体利用率

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的一种移动式加氢装置的整体系统图；

图2是本实用新型的一种移动式加氢装置的整体管路图。

图中：1、空压机；2、第四导通阀；3、第三压力传感器；4、气能增压器；5、排空口；6、氮气口；601、第五导通阀；7、氢气口；701、第三导通阀；8、第二压力传感器；9、储氢罐组；901、储氢罐；902、第一球阀；10、排污口；11、第一导通阀；12、第二球阀；13、第一安全阀；14、第二导通阀；15、第一压力传感器；16、加注枪；17、泄气口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提供一种移动式加氢装置，如图1所示，其加氢系统包括有用于提供氢气的气源模块和用于提供氮气的吹扫模块，气源模块和吹扫模块的输出端均连接有压缩模块，压缩模块用于给氢气增压处理。压缩模块的输出端连接有储氢模块，储氢模块用于存储高压氢气，储氢模块的输出端连接有加注模块，加注模块用于与燃料电池的加注口连接，以给燃料电池加氢。加氢系统集成安装至集装箱结构的集成撬内，便于移动运输，集成撬内设置有控制系统，控制系统与各模块之间数据互通，用于采集各模块内数据并控制其动作。

如图2所示，增压模块和加注模块可直接连通，也可在增压模块和加注模块之间增设有储氢模块。储氢模块由若干并接的储氢罐组9构成，每个储氢罐组9的结构均相同。一个储氢罐组9内的储氢罐901均不少于三个设置。优选的，储氢罐901为小型氢气罐，能够快速实现高压充气(在较短的时间内充入足够的高压气体)。当储氢模块给燃料电池充气时由多个储氢罐901交替充气，可保储氢罐901与燃料电池内的压强差，加快充气速度，实现灵活高效加氢。

每个储氢罐901的进气口均与增压模块的输出端连通(或加注模块的输入端连通)，可之直接由增压模块给燃料电池加氢、增压模块与储氢罐901配合加氢或只由储氢罐901加氢。储氢罐901的出气口处设置有第一球阀902，第一球阀902由控制系统自动控制。第一球阀902的输出端分别连接有排污口10和加注模块，当排污口10和第一球阀902同时开启时，可将储氢罐901杂质气体排出，当第一球阀902和加注模块开启时，用于给燃料电池加氢。

加注模块内包括有加注枪，加氢系统给燃料电池加注时，将加注枪安装至燃料电池的加注口上，加注枪通过软管1与储氢模块连接。储氢模块内的高压氢气与燃料电池内的压强形成压强差(高压气气体会自然的往低压环境处移动)，通过压差平衡加注的方式将储氢模块内氢气注入燃料电池内。

加注枪16包括有加注口和泄压口，储氢模块与加注口依次之间串接设置有第一压力表、第一导通阀11、第一单向阀和第一压力传感器15，由储氢模块输出的氢气依次经过第一压力表、第一导通阀11、第一单向阀和第一压力传感器15后，在传送至加注枪16。通过第一压力表可直观查看氢气的压强，第一导通阀11由控制系统自动控制(当第一导通阀11和第一球阀902同时导通时，开始给燃料电池加氢)。第一单向阀用于避免氢气回流。第一压力传感器15用于采集加注口处的压力(以获取燃料电池内气体压强)，并传输至控制模块，以便控制模块依据设定的压强差开启对应储氢罐901。

因为便于及时将加注口和泄压口处多余的氢气排出，第一导通阀11的输入端口分别并接设置有第二球阀12和第一安全阀13，当第一导通阀11的输入端口压强超过设定压强时，第一安全阀13自动导通，将多余的氢气从泄气口17排出。或者控制系统自动控制第二球阀12动作，将第一导通阀11的输入端口处的高压气体排出，管路内长时间存放高压气体，影响管路的使用寿命。

相同的，为避免第一导通阀11的输出端口处的管路内长时间存放高压气体，影响管路的使用寿命，可在第一导通阀11的输出端口并接有第二导通阀14的入口端，第二导通阀14的处口端与泄气口17连通，第二导通阀14直接由控制系统控制，以便及时将多余的高压氢气排出。

相同的，为及时将加注枪16内的气体排出，将加注枪16的泄压口与泄气口17连通。泄气口17的进气口处设置有阻火器，避免氢气排出时因燃烧而产生爆炸。

优选的，增压模块为气能增压器4，气能增压器4的增压端口连通有提供压缩能的空压机1，以给气能增压器4提供高压空气，气能增压器4使用更高雅空气对输入的氢气进行增压，进而实现对氢气的增压处理。

空压机1与气能增压器4之间依次串设有第一水油分离器、第二过滤器、第四导通阀2和第三压力传感器3，第一水油分离器、第二过滤器可依次对高压空气进行除杂、过滤处理，控制系统使第四导通阀2导通，以将空压机1与气能增压器4连通。第三压力传感器3用于采集空压机1输出空气的压强，并传输至控制系统。

气能增压器4的输入端口分别连接有氢气口7和氮气口6，氢气口7往气能增压器4内通入氢气，进行增压处理，氮气口6用于往管路内通入氮气，对管路内杂质进行吹扫。

氢气口7和氮气口6与气能增压器4的连接管路相同，以氢气口7为例，氢气口7与气能增压器4之间依次串设有第一过滤器、第三导通阀701和单向阀。第一过滤器对通入的氢气过滤处理。第三导通阀701由控制系统自动控制，单向阀用于避免气体回流。进一步的，气能增压器4的输入端口处设置有第二压力传感器8，第二压力传感器8与控制系统数据互通，以获取通入氢气和氮气的压强。

气能增压器4的输出端口还连接有排空口5(除了连接储氢模块)，排空口5与气能增压器4之间设置有第二泄压阀，当气能增压器4与储氢模块之间的管路内气体压强超过设定阈值时，第二泄压阀自动导通，将管路内多余的氢气排出。避免管路出现损坏。

本实用新型的工作原理和工作过程如下：

加氢装置工作之前，控制系统使氮气口6与气能增压器4连通，氮气气源对气能增压器4和管路进行吹扫，避免产生堵塞。氮气吹扫完成后，控制系统使氢气口7与气能增压器4连通，氢气经气能增压器4增压处理后通入储氢模块。

给燃料电池加气时，通过加注枪16将燃料电池与储氢模块连通，第一压力传感器15获取燃料电池内压强内压强，控制系统依据燃料电池内压强选取对应的储氢罐与燃料电池连通(对应的第一球阀902开启)，同时控制第一导通阀11动作，也燃料电池加氢。依据储氢罐901内氢气的压强，按压强由大到小的顺序依次开启储氢罐901，当储氢罐901内压强与燃料电池内压强相同后(压强平衡)，开启下一个储氢罐901。储氢罐组最多采用三级加注(三次达到压强平衡)。停止加注的依据为：储氢罐901三次平衡后停止，或在三次平衡过程中压力达到设定压强时停止(加满后停止)。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种移动式加氢装置，其特征在于，包括有设置于集成撬内且用于提供氢气的气源模块，所述气源模块的输出端依次连接有给氢气增压的增压模块和给燃料电池加氢的加注模块，所述增压模块和加注模块之间增设有储氢模块；

所述储氢模块包括有若干并接设置的储氢罐(901)，所有所述储氢罐(901)的进气口均与增压模块连通，所述储氢罐(901)的出气口处设置有第一球阀(902)，所述球阀的输出端分别连接有排污口(10)和加注模块。

2.根据权利要求1所述的一种移动式加氢装置，其特征在于，所述储氢模块由若干并接的储氢罐组(9)构成，所述储氢罐组(9)内的储氢罐(901)不少于三个设置。

3.根据权利要求2所述的一种移动式加氢装置，其特征在于，所述储氢罐组(9)内的储氢罐(901)压强成阶梯式设置，所述储氢罐(901)内气体的分级取气，交替的给燃料电池加注。

4.根据权利要求1所述的一种移动式加氢装置，其特征在于，所述加注模块包括设置有加注口和泄压口的加注枪(16)，所述储氢模块与加注口依次之间串接设置有第一压力表、第一导通阀(11)、第一单向阀和第一压力传感器(15)；

所述第一导通阀(11)的输入端口分别并接设置有第二球阀(12)和第一安全阀(13)，所述第一导通阀(11)的输出端并接有第二导通阀(14)，所述第二球阀(12)、第一安全阀(13)、第二导通阀(14)和泄压口均与阻火器连接，所述阻火器的出口处设置有泄气口(17)。

5.根据权利要求1所述的一种移动式加氢装置，其特征在于，所述增压模块为气能增压器(4)，所述气能增压器(4)的增压端口连通有提供压缩能的空压机(1)，所述气能增压器(4)的输入端口分别连接有氢气口(7)和氮气口(6)；

所述氢气口(7)与气能增压器(4)之间串设有第一过滤器、第三导通阀(701)和单向阀。

6.根据权利要求5所述的一种移动式加氢装置，其特征在于，所述气能增压器(4)的输入端口处设置有第二压力传感器(8)。

7.根据权利要求5所述的一种移动式加氢装置，其特征在于，所述气能增压器(4)的输出端口连接有排空口(5)，所述排空口(5)与气能增压器(4)之间设置有第二泄压阀。

8.根据权利要求5所述的一种移动式加氢装置，其特征在于，所述空压机(1)与气能增压器(4)之间依次串设有第一水油分离器、第二过滤器、第四导通阀(2)和第三压力传感器(3)。

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