燃料气体箱加注系统和方法

文档序号:9924718
燃料气体箱加注系统和方法
【专利说明】燃料气体箱加注系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用本申请要求于2013年8月2日提交的美国临时专利申请第61/861,467号的权益。
技术领域
[0002]本公开总体上涉及用燃料气体对车辆气体储存箱的加注,更具体地,涉及一种用于加注燃料气体储存箱的系统和方法。
【背景技术】
[0003]替代的燃料气体(如天然气和氢气)是机动车辆中所使用的传统的基于石油的能量源的有前途替代物。它们具有比基于石油的汽油和柴油更清洁的燃烧,因此更加有利于环境。存在用于将这种燃料气体储存在车辆上的两种主导技术:在压缩状态下储存、或者在气体储存材料中储存。例如,在高压下储存压缩天然气,使其体积小于通常在标准温度和压力下所占据体积的1%。也可以将天然气以吸附状态储存在储存材料(ANG储存材料)中。这种ANG储存材料的诱人之处在于它们可以以相当于压缩天然气的能量密度但在低得多的箱压力下可逆地吸附天然气。
[0004]氢气,如同天然气,也可以在压缩状态下储存或者储存在储氢材料中。将氢气储存在储氢材料中具有与将天然气储存在ANG储存材料中相似的热力学,尽管氢吸收在本质上是化学性的(氢气是以氢化物的形式储存),这与吸附相反。例如,氢气可以可逆地装载到储氢材料中并且可以从储氢材料中释放,储氢材料例如是复合金属氢化物,包括各种已知的铝氢化物、硼氢化物、和酰胺类。一些具体的复合金属氢化物包括氢化铝钠(NaAlH4)、氢化铝锂(LiAlH4)、含有或不含有MgH2的硼氢化锂(LiBH4)、含有或不含有MgH2的硼氢化钙(CaBH4)、及氨基锂(Li.)。金属有机骨架材料(MOF)和PPN也可用于储存氢气。当然,存在许多其它市场上可买到的储氢材料。
[0005]虽然可以将天然气和氢气在与在压缩状态下储存相比较低的压力下储存在它们各自的ANG和储氢材料中,但加注容纳储存材料的燃料气体箱需要长时间,因为天然气吸附和氢吸收过程是放热的并且对进一步的吸附/吸收具有限速作用。将足够的天然气或氢气装载入储存箱中与适当的气体储存材料直接接触从而为车辆提供合理的行驶距离会占用许多小时而完成。这种长加注时间对于车辆动力应用会并不始终是可接收或方便的。

【发明内容】

[0006]至少在一些实施例中,一种用于加注燃料气体储存箱的装置包括喷嘴主体,该喷嘴主体具有布置为将燃料气体源与储存箱相连通的流入通道、和布置为接收从储存箱中流出的燃料气体的流出通道。流入通道和流出通道可以是分开的并且可被限定在共同的喷嘴主体内。流入通道可与进口通道相连通从而允许燃料气体进入储存箱并且流出通道可与出口通道相连通,燃料气体经过该出口通道而离开储存箱。流出通道可与用于流出燃料气体的处理(如过滤、干燥、和/或冷却)的下游部件相连通。然后,必要时可改变流出燃料气体的流动路线使其经过流入通道和进口通道进入储存箱。
[0007]还公开了一种用于燃料气体储存箱的配件。该配件可包括主体,该主体限定至少部分的进口通道(允许燃料气体经过该进口通道进入储存箱)和至少部分的出口通道(燃料气体从该出口通道离开储存箱)。在主体内,进口通道可与出口通道分离。可允许燃料气体经过进口通道而进入储存箱并且可允许燃料气体经过出口通道而离开储存箱。
[0008]—种加注燃料气体储存箱的方法可通过将加燃料喷嘴流体连通到储存箱、使燃料气体(如天然气或氢气)经过加燃料喷嘴流入储存箱、允许燃料气体经过加燃料喷嘴流出储存箱而实现。离开储存箱的燃料气体可处在升高的温度下并且去除该经加热的燃料气体可促进对储存箱内的其它燃料气体的较快吸附/吸收。可在储存箱的外部对去除的经加热燃料气体进行处理并且必要时使其返回到储存箱。
【附图说明】
[0009]图1是可经过其中将燃料气体提供给储存箱的加燃料喷嘴的示意图;
图2是图1的加燃料喷嘴的端视图;
图3是用于燃料气体储存箱的配件的一端的示意性侧面剖视图;
图4是图3的配件的端视图;
图5是加燃料喷嘴的一部分的示意性侧面剖视图;
图6是图5中所示加燃料喷嘴部的左端视图;
图7是其中将致动器拆除的图5中所示加燃料喷嘴部的右端视图;
图8是与配件配合的加燃料喷嘴的示意性侧面剖视图。
【具体实施方式】
[0010]下面所描述的加注燃料气体储存箱的系统和方法使在相对较低压力下储存所吸附天然气(ANG)或氢气(以氢化物的形式)的适合的燃料气体储存箱的使用成为可能。该适合的燃料气体箱包括ANG储存材料或者储氢材料,该材料允许分别以与处在压缩状态下的相同气体相当的能量密度下但在较低箱压力下储存天然气或氢气。以下的系统和方法可用于通过允许在其中将燃料气体提供进入气体储存箱的加燃料事件期间可处于升高温度下的燃料气体从气体储存箱流出而减少或最小化加注燃料气体储存箱所需的时间。流出燃料气体可以被冷却,然后返回到气体储存箱以促进在燃料气体储存箱内的较快吸附/吸收。
[0011]更详细地参照附图,图1和图2中示出了加燃料枪或喷嘴10的一个实施例,该喷嘴可用于加注燃料气体储存箱11(在图8中图解地示出),该实施例将在给容纳用于吸附性地储存天然气的ANG储存材料的天然气储存箱加燃料的内容中在前面加以描述。天然气,正如众所周知的,是一种其最大组分是甲烷(CH4)的可燃燃料。这里所使用的优选类型的天然气是精制天然气,该精制天然气包含90重量%以上优选95重量%以上的甲烷以及剩余的5重量%以下的通常为变化量的天然杂质,如较高分子量烷烃、二氧化碳、和氮气,和/或额外的杂质。如图所示,加燃料喷嘴10被制成与彼此相邻的储存箱11的进口和出口相连通,例如在储存箱11的公用端口、配件、或连接件中。虽然以下对优选示例性实施例的描述是在装配用于储存ANG的天然气和车辆气体储存箱的内容中进行描述,但本领域技术人员将理解并认识到以下的揭示也适用于装配用于储存氢气的氢气和车辆气体储存箱的内容。
[0012]图3和图4中示出了储存箱配件12的一个实例,该储存箱配件12可被限定在加注管14中或上、或者附接到其一端、或者被直接地支撑在ANG储存箱11上。配件12具有与箱11内部流体连通的一个或多个出口及一个或多个进口。进口可包括在加注管14中的中心进口通道16,出口可包括或者被限定在一个或多个独立的通道18中。在图示的实施例中,出口通道18被设置在加注管14的侧壁20中,与进口通道16径向地向外间隔。可设置多个出口通道18并且它们可在加注管14内部维持彼此分离,或者当需要时它们可在边界或加注管14的长度内彼此开放和连通(例如,通过在各通道之间跨越的槽或空腔)。端口 21可将箱内部与出口通道18相连通,出口通道18从空腔23中分出来,如图3中所示。当然,其它布置是可行的,包括但不限于,进口和出口通道16、18被倒置。例如但不限于,出口被限定在与进口分离并且可与进口管隔离或连接到进口管的管中。可以任何期望的方式(例如但不限于,在形成加注管之后的钻孔或者一些其它操作、或者当需要时在对加注管进行模压成型或铸造时通过形成通道)而将进口和出口通道16、18设置在加注管14中。可设置一个或多个的每个进口和出口通道16、18并且为了便于
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