一种储氢系统的制作方法

本实用新型属于动力系统领域，尤其是涉及一种应用于氢气或是混气氢气燃料发动机用的储氢系统。

背景技术：

目前，车载燃料电池的氢能发电系统以其高效率、高可靠性、良好的工作环境和操作性能，已成为当前轨道车辆用动力系统领域研究的热点之一。车载燃料电池高效应用的最重要环节是提供足够压力的氢气以满足燃料电池需求。

技术实现要素：

本实用新型主要目的在于解决上述问题和不足，可根据燃料电池的需求而控制输出一定压力的氢气的储氢系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种储氢系统，其技术方案是：

一种储氢系统，包括储存子系统，所述储存子系统包括一个或多个储氢瓶，所述储氢瓶瓶口的瓶阀包括进气口和出气口，所述进气口与加注子系统连通，所述出气口与供给子系统连通，所述供给子系统的出口端与燃料电池系统连通，所述储氢系统还包括可监控整个系统安全状况的安全监测子系统，所述供给子系统包括可根据所述燃料电池系统需求而控制输出压力的减压器。

进一步的，所述加注子系统包括与高压氢气源连通的加氢口、单向阀以及高压压力表，所述加氢口内部包含一个单向阀。

进一步的，所述出气口处还集成有与所述供给子系统连通的过流保护阀。

进一步的，所述供给子系统包括与所述瓶阀顺序连接的过滤器、供给氢气时为打开状态的高压电磁阀、可同时实现过滤和减压作用的减压器、软管和球阀，所述球阀与所述燃料电池系统连通。

进一步的，所述存储子系统包括有当所述储氢系统温度升高到预设值时可自动泄放所述储氢系统内部压力防止爆炸的压力泄放装置。

进一步的，所述供给子系统还包括可对所述供给子系统进行手动排气的针阀以及当供给子系统的压力大于一定值时自动进行排气的安全阀。

进一步的，所述供给子系统还包括设置在靠近所述减压器的高压径向压力表和靠近所述球阀的低压径向压力表。

进一步的，所述安全监测子系统包括分别与控制系统连接的可检测所述储氢系统外氢气浓度并根据泄漏量报警且自动关闭氢气供应的氢气浓度传感器、检测所述加注子系统气体压力的压力传感器、集成在所述瓶阀内检测气体温度的温度传感器。

进一步的，所述压力传感器分别检测所述减压器前后的气体压力。

进一步的，所述压力传感器包括设置在靠近所述瓶阀的高压压力传感器和靠近减压器出口端的低压压力传感器。

综上所述，本实用新型提供的一种储氢系统，与现有技术相比，具有如下优点：

1.能够存储足够的高压氢气，并可根据燃料电池系统的氢气压力需求，将存储的高压氢气通过减压器减压后，及时输送给燃料电池系统；

2.通过设置温度传感器、压力传感器，实时监测系统内的温度和压力；

3.为防止氢气泄漏时工作人员无法及时发现，通过在系统中设置氢气浓度检测传感器，实时检测氢气的泄漏浓度，并根据泄漏量进行不同的报警，当泄漏量足够大时，自动关断氢气供应，防止发生意外；

4.通过设置过流保护阀，当下游管路破裂时，过流保护阀自动关闭，防止氢气大量泄漏。

附图说明：

图1：本实用新型一种储氢系统原理图

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。

本实用新型提供了一种储氢系统，包括储存子系统，储存子系统包括一个或多个储氢瓶，储氢瓶瓶口的瓶阀包括进气口和出气口，进气口与加注子系统连通，出气口与供给子系统连通，供给子系统的出口端与燃料电池系统连通，储氢系统还包括可监控整个系统安全状况的安全监测子系统，供给子系统包括可根据所述燃料电池系统需求而控制输出压力的减压器。

储氢系统主要包含氢气的加注、储存、供给、安全监测等功能子系统，氢气储存子系统与氢气供给子系统作为储氢系统的重要组成部分，能够以相对独立的形式存在。氢气存储子系统主要用于存储高压氢气，其核心器件是氢气瓶，每个氢气存储子系统可根据需要，包括一个或多个氢气瓶。氢气供给子系统主要作用是将氢瓶内高压气体调整至燃料电池系统可接受的压力范围内，并保证供给氢气的流量。氢气加注子系统够实现氢气的加注。安全监测子系统能够保障高压氢气使用的安全，其核心器件是氢气浓度传感器。

如图1所示，加注子系统主要由氢气加注口FR、单向阀CV以及高压压力表ZPG 组成。其中，氢气加注口FE内部包含一个单向阀，在氢气加注口FR之后，经过高压压力表ZPG、单向阀CV之后连接到储存子系统。在系统氢气不足的情况下，可通过加注子系统向整个储氢系统加注足量的氢气。

在本实用新型提供的实施例中，储存子系统主要由六个集成有压力泄放装置的高压氢气瓶TK组成，用以储存通过加注子系统加注的高压氢气。在氢气瓶TK的瓶口以及瓶尾各集成了压力泄放装置(PRD)，当氢气瓶内氢气温度或压力超过限制值后，瓶口处瓶阀TV的阀门会打开自动释放氢气，避免氢气瓶TK在高温或是高压下爆炸。此外，为防止由于系统管路破裂导致高压氢气从系统中大量流出，瓶阀TV还集成了过流保护阀EFV，当下游管路破裂时，过流保护阀会自动关闭，防止氢气大量泄漏。当需要向燃料电池供给氢气时，氢气从氢气瓶TK中流出，经过流保护阀EFV 进入供给子系统。本实用新型提供的储氢系统配有压力泄放装置，当由于火灾或其他原因引起系统温度升高到压力泄放装置设定值时，压力泄放装置会自动泄放系统内的压力，防止系统爆炸。

供给子系统实现氢气的供给控制。氢气由储存子系统进入供给子系统后，顺序经过过滤器FIL、高压电磁阀OSV、减压器PR，高压电磁阀OSV可由电气系统控制，供给氢气时为打开状态，减压器PR可同时实现过滤和减压两项功能，从氢气瓶TK 内出来的高压氢气经过减压器PR后压力降到燃料电池所需压力，再经过软管FP和球阀BV进入燃料电池系统。此外，供给子系统还包括针阀NV和安全阀PRV，针阀 NV用于手动对系统进行排气，安全阀PRV用于当压力大于一定值时自动打开进行排气，此压力值可根据氢气瓶TK的设计压力具体设置。在减压器PR的进出端还设有压力表，压力表分为高压径向压力表JPG和低压径向压力表JLG，用以直观检测系统减压器PR前后端的气体压力，其中高压径向压力表JPG设置在高压电磁阀OSV与减压器PR之间，直观检测减压器PR进气压力，低压径向压力表JLG设置在减压器PR 与软管FP之间，最好设置在安全阀PRV与软管FP之间，用以直观读取进入到燃料电池系统的氢气压力，并可直观判断是否达到燃料电池系统的要求。

如图1所示，在本实用新型提供的实施例中，储存子系统包括六个氢气瓶，六个氢气瓶TK并联设置，分两组，三个一组，并联设置在同一侧，另外三个一组，并联设置在另一侧，两组并联，分别由加注子系统加注高压氢气，如图1所示，加注子系统包括两个均包括氢气加注口FR、单向阀CV以及高压压力表ZPG组成的加注通道，两个加注通送经三通汇合成一路后，经过一个过滤器FIL过滤后，再通过一个三通分流，分流后的氢气分别进入每组氢气瓶TK，再由分流器或其他可实现分流功能的部件分别进入到每个氢气瓶TK内。每组氢气瓶TK各对应一路供给子系统相应，两组供给子系统分别进入同一燃料电池系统，或是各进入一个燃料电池系统，燃料电池系统的数量和排布非本实用新型保护的重点，在此不做要求和限制。在实际应用中，可根据需要，设置氢气瓶TK的数量，布置方式和位置，以及对应的供给子系统数量。

氢气无色无味，为防止氢气泄漏时人员无法及时发现，在本实用新型提供的实施例中，设置了氢气浓度检测传感器HLD，能够实时的检测氢气的泄漏浓度，在泄漏量较小时系统发出一般报警信号，在泄漏量较大时发出严重报警信号，并且自动关断氢气供应，因此本实用新型提供的安全监测子系统包含分别与控制系统连接的氢气浓度传感器HLD、压力传感器、温度传感器，其中氢气浓度传感器HLD可以为一个或多个，设置在系统不同位置处，用以检测系统外的氢气浓度，当系统发生氢气泄漏时能及时检测并报警，当泄漏较小，检测到的氢气浓度较小，做一般报警处理，当泄漏较大，导致检测到的浓度超过一定限值时，发出严重报警信号，并由控制系统控制高压电磁阀OSV自动关闭，切断氢气供应，避免发生意外；压力传感器包括设置在靠近瓶阀TV的高压压力传感器PTH和靠近减压器PR出口端的低压压力传感器PLH，用以直观检测系统减压器PR前后的气体压力，进一步的，在针阀NV与减压器PR之间，设置有低压压力传感器PLH，监测经减压器PR减压后的低压氢气压力，在瓶阀TV上，设置有高压压力传感器PTH，监测氢气加注后的高压氢气压力；温度传感器集成在瓶口的瓶阀TV中，用以检测系统的气体温度。通过设置温度传感器、压力传感器，实时监测系统内的温度和压力，当温度和压力达到传感器的规定值时，系统发出超温、超压报警，提醒系统操作人员采取相应的处理措施。

需要说明的是，在加注子系统中，设置有高压轴向压力表ZPG，在供给子系统中设置有高压径向压力表JPG、低压径向压力表JLG，在实际应用中，可用实现同样功能的其他部件替代，如普通压力表、高压压力表、低压压力表、电子压力计、压力传感器等。

综上所述，本实用新型提供的一种储氢系统，与现有技术相比，具有如下优点：

1.能够存储足够的高压氢气，并可根据燃料电池系统的氢气压力需求，将存储的高压氢气通过减压器减压后，及时输送给燃料电池系统；

2.通过设置温度传感器、压力传感器，实时监测系统内的温度和压力；

3.为防止氢气泄漏时工作人员无法及时发现，通过在系统中设置氢气浓度检测传感器，实时检测氢气的泄漏浓度，并根据泄漏量进行不同的报警，当泄漏量足够大时，自动关断氢气供应，防止发生意外；

4.通过设置过流保护阀，当下游管路破裂时，过流保护阀自动关闭，防止氢气大量泄漏。

如上所述，结合所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。