CN220770802U - 液氢供气装置及具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种液氢供气装置及具有其的车辆，液氢供气装置包括液氢罐、汽化器、缓冲罐以及管路组件，管路组件包括供气管路和降压管路；供气管路包括第一管路和第二管路，第一管路的两端分别与液氢罐的出液口以及汽化器的第一进口连通，第二管路的两端分别与汽化器的第一出口以及缓冲罐的进口连通；降压管路的两端分别与液氢罐的出气口以及汽化器的第一进口连通，液氢罐的出气口位于液氢罐的出液口的上方。通过本申请提供的技术方案，能够解决相关技术中的气氢供气系统能量密度低的问题。

Description

液氢供气装置及具有其的车辆

技术领域

本实用新型涉及氢能技术领域，具体而言，涉及一种液氢供气装置及具有其的车辆。

背景技术

氢能作为一种清洁燃料，具有广阔的应用前景，尤其是在交通运输领域。其中，液氢系统相较于气氢系统，有着更高的能量密度以及更长的续航时间，从而有着更好的应用前景。

然而，在车辆中，目前均是采用气氢系统为燃料电池供能。因此，设计能量密度更高的液氢系统成为了大势所趋。

实用新型内容

本实用新型提供一种液氢供气装置及具有其的车辆，以解决相关技术中的气氢供气系统能量密度低的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种液氢供气装置，液氢供气装置包括液氢罐、汽化器、缓冲罐以及管路组件，管路组件包括供气管路和降压管路；供气管路包括第一管路和第二管路，第一管路的两端分别与液氢罐的出液口以及汽化器的第一进口连通，第二管路的两端分别与汽化器的第一出口以及缓冲罐的进口连通；降压管路的两端分别与液氢罐的出气口以及汽化器的第一进口连通，液氢罐的出气口位于液氢罐的出液口的上方。

进一步地，降压管路上设置有降压截止阀。

进一步地，管路组件还包括增压管路，增压管路包括第一增压管和第二增压管，第一增压管的第一端与汽化器的第一出口连通，第一增压管穿过液氢罐，第一增压管的第二端与汽化器的第二进口连通，第二增压管的两端分别与汽化器的第二出口以及缓冲罐的进口连通。

进一步地，第二管路上设置有供气截止阀，第一增压管上设置有增压截止阀，第一增压管的第一端与第二管路连通，第一增压管与第二管路的连通处位于供气截止阀的上游，第二增压管与第二管路连通，第二增压管与第二管路的连通处位于供气截止阀的下游。

进一步地，第二增压管上设置有单向阀。

进一步地，第一增压管包括依次连通的第一外置段、加热段以及第二外置段，第一外置段与汽化器的第一出口连通，加热段位于液氢罐内，第二外置段与汽化器的第二进口连通，第一外置段和第二外置段均设置有保温层。

进一步地，汽化器包括器体和能够为燃料电池冷却的冷却水管路，冷却水管路穿设于燃料电池和器体。

进一步地，降压管路通过第一管路与汽化器的第一进口连通。

进一步地，供气管路还包括调压管路以及设置在调压管路上的调压阀，调压管路的两端分别与缓冲罐的出口以及燃料电池的进口连通。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种车辆，车辆包括：燃料电池；液氢供气装置，液氢供气装置的缓冲罐与燃料电池的进口连通，液氢供气装置为上述提供的液氢供气装置。

应用本实用新型的技术方案，液氢供气装置包括液氢罐、汽化器、缓冲罐以及管路组件，在给燃料电池供气时，利用第一管路将液氢罐中的液氢输送至汽化器，利用汽化器将液氢加热使其汽化，再通过第二管路将氢气输送至缓冲罐，以使氢气在缓冲罐中形成缓冲，再将缓冲后的氢气供给至燃料电池使用。当液氢罐内的压力过高时，利用降压管路将液氢罐中的汽化后的氢气通过降压管路输送至汽化器进行加热，并通过第二管路将氢气输送至缓冲罐，以使氢气在缓冲罐中形成缓冲，再将缓冲后的氢气供给至燃料电池使用，以减小液氢罐内的压力。

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示出了根据本实用新型实施例提供的液氢供气装置的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、液氢罐；

20、汽化器；21、器体；22、冷却水管路；

30、缓冲罐；

40、管路组件；41、供气管路；411、第一管路；412、第二管路；4121、供气截止阀；413、调压管路；4131、调压阀；42、降压管路；421、降压截止阀；43、增压管路；431、第一增压管；4311、增压截止阀；432、第二增压管；4321、单向阀。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种液氢供气装置，液氢供气装置包括液氢罐10、汽化器20、缓冲罐30以及管路组件40，管路组件40包括供气管路41和降压管路42；供气管路41包括第一管路411和第二管路412，第一管路411的两端分别与液氢罐10的出液口以及汽化器20的第一进口连通，第二管路412的两端分别与汽化器20的第一出口以及缓冲罐30的进口连通；降压管路42的两端分别与液氢罐10的出气口以及汽化器20的第一进口连通，液氢罐10的出气口位于液氢罐10的出液口的上方。

应用本实用新型的技术方案，液氢供气装置包括液氢罐10、汽化器20、缓冲罐30以及管路组件40，在给燃料电池供气时，利用第一管路411将液氢罐10中的液氢输送至汽化器20，利用汽化器20将液氢加热使其汽化，再通过第二管路412将氢气输送至缓冲罐30，以使氢气在缓冲罐30中形成缓冲，再将缓冲后的氢气供给至燃料电池使用。当液氢罐10内的压力过高时，利用降压管路42将液氢罐10中的汽化后的氢气通过降压管路42输送至汽化器20进行加热，并通过第二管路412将氢气输送至缓冲罐30，以使氢气在缓冲罐30中形成缓冲，再将缓冲后的氢气供给至燃料电池使用，以减小液氢罐10内的压力。

如图1所示，降压管路42上设置有降压截止阀421。利用降压截止阀421能实现降压管路42的通断。

如图1所示，管路组件40还包括增压管路43，增压管路43包括第一增压管431和第二增压管432，第一增压管431的第一端与汽化器20的第一出口连通，第一增压管431穿过液氢罐10，第一增压管431的第二端与汽化器20的第二进口连通，第二增压管432的两端分别与汽化器20的第二出口以及缓冲罐30的进口连通。当液氢罐10内的压力过低时，利用加热后并汽化为氢气的液氢，可以将液氢罐10内的液氢加热，以增大液氢罐10内的压力，使其压力合格。并且，该氢气可以再次通过汽化器20进行加热，并输送至缓冲罐30。

如图1所示，第二管路412上设置有供气截止阀4121，第一增压管431上设置有增压截止阀4311，第一增压管431的第一端与第二管路412连通，第一增压管431与第二管路412的连通处位于供气截止阀4121的上游，第二增压管432与第二管路412连通，第二增压管432与第二管路412的连通处位于供气截止阀4121的下游。采用上述设置，可以简化管路的设置，同时减少管路的使用，有利于节约成本。

具体地，在需要对液氢罐10内的氢气进行增压时，首先关闭供气截止阀4121，打开增压截止阀4311，使通过第一管路411进入汽化器20并加热汽化后的氢气通过第二管路412进入第一增压管431，利用第一增压管431对液氢罐10内的液氢进行加热，并再次返回至汽化器20进行加热，加热后的氢气通过第二增压管432进入缓冲罐30内。

如图1所示，第二增压管432上设置有单向阀4321。利用单向阀4321，能够防止缓冲罐30内的氢气回流。

如图1所示，第一增压管431包括依次连通的第一外置段、加热段以及第二外置段，第一外置段与汽化器20的第一出口连通，加热段位于液氢罐10内，第二外置段与汽化器20的第二进口连通，第一外置段和第二外置段均设置有保温层。通过设置保温层，可以对第一外置段和第二外置段进行保温，以减小热量损失。

如图1所示，汽化器20包括器体21和能够为燃料电池冷却的冷却水管路22，冷却水管路22穿设于燃料电池和器体21。利用燃料电池的冷却水加热供气管路41和增压管路43中的液氢，具有节约能源的优点。

如图1所示，降压管路42通过第一管路411与汽化器20的第一进口连通。采用上述管路设置，能够简化管路，节约成本。

如图1所示，供气管路41还包括调压管路413以及设置在调压管路413上的调压阀4131，调压管路413的两端分别与缓冲罐30的出口以及燃料电池的进口连通。利用调压管路413，能够控制缓冲罐30向燃料电池供应的氢气压力。

需要说明的是，可以利用控制器，并在管路组件40中设置温度、压力、可燃气体含量以及流量等传感器，提高系统运行的流畅性、智能性、安全性等，使系统可实现无人值守自动操作。

当然，该供气装置不限于应用于液氢介质，LNG、乙烯等低温燃料都适用。

应用本实施例提供的液氢供气装置，具有以下有益效果：

(1)能够提高氢气储量，实现氢燃料电池车辆、轮船等实现长续航。

(2)能够利用氢燃料电池冷却水的热量，来气化低温液氢，能够实现液氢的冷能和燃料电池的热能综合利用，进一步提高系统能量利用率，降低碳排放，提升经济性。

(3)气氢系统在存在充装时间长，系统发热存在风险等问题，液氢系统充装快，能够解决上述问题。

本实用新型又一实施例提供了一种车辆，车辆包括燃料电池和液氢供气装置，液氢供气装置的缓冲罐30与燃料电池的进口连通，液氢供气装置为上述提供的液氢供气装置。在给燃料电池供气时，利用第一管路411将液氢罐10中的液氢输送至汽化器20，利用汽化器20将液氢加热使其汽化，再通过第二管路412将氢气输送至缓冲罐30，以使氢气在缓冲罐30中形成缓冲，再将缓冲后的氢气供给至燃料电池使用。当液氢罐10内的压力过高时，利用降压管路42将液氢罐10中的汽化后的氢气通过降压管路42输送至汽化器20进行加热，并通过第二管路412将氢气输送至缓冲罐30，以使氢气在缓冲罐30中形成缓冲，再将缓冲后的氢气供给至燃料电池使用，以减小液氢罐10内的压力。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液氢供气装置，其特征在于，所述液氢供气装置包括液氢罐(10)、汽化器(20)、缓冲罐(30)以及管路组件(40)，所述管路组件(40)包括供气管路(41)和降压管路(42)；

所述供气管路(41)包括第一管路(411)和第二管路(412)，所述第一管路(411)的两端分别与所述液氢罐(10)的出液口以及所述汽化器(20)的第一进口连通，所述第二管路(412)的两端分别与所述汽化器(20)的第一出口以及所述缓冲罐(30)的进口连通；

所述降压管路(42)的两端分别与所述液氢罐(10)的出气口以及所述汽化器(20)的第一进口连通，所述液氢罐(10)的出气口位于所述液氢罐(10)的出液口的上方。

2.根据权利要求1所述的液氢供气装置，其特征在于，所述降压管路(42)上设置有降压截止阀(421)。

3.根据权利要求1所述的液氢供气装置，其特征在于，所述管路组件(40)还包括增压管路(43)，所述增压管路(43)包括第一增压管(431)和第二增压管(432)，所述第一增压管(431)的第一端与所述汽化器(20)的第一出口连通，所述第一增压管(431)穿过所述液氢罐(10)，所述第一增压管(431)的第二端与所述汽化器(20)的第二进口连通，所述第二增压管(432)的两端分别与所述汽化器(20)的第二出口以及所述缓冲罐(30)的进口连通。

4.根据权利要求3所述的液氢供气装置，其特征在于，所述第二管路(412)上设置有供气截止阀(4121)，所述第一增压管(431)上设置有增压截止阀(4311)，所述第一增压管(431)的第一端与所述第二管路(412)连通，所述第一增压管(431)与所述第二管路(412)的连通处位于所述供气截止阀(4121)的上游，所述第二增压管(432)与所述第二管路(412)连通，所述第二增压管(432)与所述第二管路(412)的连通处位于所述供气截止阀(4121)的下游。

5.根据权利要求3所述的液氢供气装置，其特征在于，所述第二增压管(432)上设置有单向阀(4321)。

6.根据权利要求3所述的液氢供气装置，其特征在于，所述第一增压管(431)包括依次连通的第一外置段、加热段以及第二外置段，所述第一外置段与所述汽化器(20)的第一出口连通，所述加热段位于所述液氢罐(10)内，所述第二外置段与所述汽化器(20)的第二进口连通，所述第一外置段和所述第二外置段均设置有保温层。

7.根据权利要求1所述的液氢供气装置，其特征在于，所述汽化器(20)包括器体(21)和能够为燃料电池冷却的冷却水管路(22)，所述冷却水管路(22)穿设于所述燃料电池和所述器体(21)。

8.根据权利要求1所述的液氢供气装置，其特征在于，所述降压管路(42)通过所述第一管路(411)与所述汽化器(20)的第一进口连通。

9.根据权利要求1所述的液氢供气装置，其特征在于，所述供气管路(41)还包括调压管路(413)以及设置在所述调压管路(413)上的调压阀(4131)，所述调压管路(413)的两端分别与所述缓冲罐(30)的出口以及燃料电池的进口连通。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：

燃料电池；

液氢供气装置，所述液氢供气装置的缓冲罐(30)与所述燃料电池的进口连通，所述液氢供气装置为权利要求1至9中任一项所述的液氢供气装置。