液冷储氢罐的制作方法

本发明属于液体低温气体存储领域，更具体地，涉及一种液冷储氢罐。

背景技术：

目前液氢储氢罐采用大多采用单层的绝热保温方式进行储藏，但由于单层绝热，因此存在泄漏等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种液冷储氢罐，至少解决现有技术中存在泄漏的问题。

本发明实施例提供了一种液冷储氢罐，包括：外层瓶体、中层瓶体和内层瓶体，所述内层瓶体设置在所述中层瓶体内，所述中层瓶体设置在所述外层瓶体内；

所述内层瓶体用于存储液态氢，所述内层瓶体外侧与所述中层瓶体的内侧为第一真空绝热层，所述外层瓶体的内侧与所述中层瓶体的外侧为第二真空绝热层；

所述中层瓶体至少包括第一外壁和第一内壁，所述第一外壁和第一内壁之间为第一稳压腔；

所述外层瓶体至少包括第二外壁和第二内壁，所述第二外壁和第二内壁之间为第二稳压腔；

所述内层瓶体与所述第一稳压腔连通，当内层瓶体的液态氢泄露至第一稳压腔时，泄露至第一稳压腔的液态氢吸收热量降低所述第一稳压腔内的温度及所述第一真空绝热层的外侧温度；

所述第二稳压腔与所述第一稳压腔连通，当第一稳压腔的液态氢泄露至第二稳压腔时，泄露至第二稳压腔的液态氢吸收热量降低第二稳压腔内的温度及第二真空绝热层外侧的温度。

可选的，所述内层瓶体和所述中层瓶体上设置第一瓶口阀，所述第一瓶口阀贯穿所述内层瓶体的瓶壁和所述中层瓶体的第一内壁。

可选的，所述中层瓶体和所述外层瓶体上设置第二瓶口阀，所述第二瓶口阀贯穿所述中层瓶体的第一外壁和所述外层瓶体的第二内壁；

可选的，所述外层瓶体上设置第三瓶口阀，所述第三瓶口阀贯穿所述外层瓶体的第二外壁，当泄露至第二稳压腔的液态氢吸收热量时，第三瓶口阀周边的温度降低，减少因内外温度差从第三瓶口阀向外泄露氢气。

可选的，所述第一瓶口阀和所述第二瓶口阀设置在储氢罐的不同侧上。

可选的，所述第二瓶口阀和所述第三瓶口阀设置在储氢罐的不同侧上。

可选的，所述第一瓶口阀、第二瓶口阀和第三瓶口阀均为电控阀。

可选的，所述第一瓶口阀和第二瓶口阀上均设置无线信号接收器。

可选的，所述设置在第一瓶口阀的无线信号接收器与中层瓶体及外层瓶体电连接，所述设置在第二瓶口阀的无线信号接收器与外层瓶体电连接。

可选的，所述内层瓶体的瓶壁为单层；

和/或

所述外层瓶体、中层瓶体和内层瓶体均采用不锈钢。

本发明实施例，设置外层瓶体、中层瓶体和内层瓶体，从而在内层瓶体与中层瓶体之间组成第一真空绝热层，在外层瓶体和中层瓶体之间组成第二真空绝热层，通过多层瓶体和多级真空绝热层降低了液氢泄露的风险。

通过设置第一稳压腔和第二稳压腔，并在中层瓶体和第一稳压腔之间设置瓶口阀，在第一稳压腔和第二稳压腔之间设置瓶口阀，当内层瓶体的液态氢泄露时，依次通过瓶口阀进入第一稳压腔，然后再进入第二稳压腔，第一稳压腔和第二稳压腔为泄露的液态氢提供了存储空间，同时第一稳压腔和第二稳压腔内的液态氢吸热，从而降低储氢罐的温度，对储氢罐内部进行降温。在外层瓶体上设置的瓶口阀将第二稳压腔和外部连通，从而保证储氢罐的压力维持在一个相对稳定的区间内，避免后期使用时储氢罐内压力过大或过小，便于使用。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的液冷储氢罐的结构示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的液冷储氢罐的剖面示意图；

附图说明：

1-外层瓶体；101-第二外壁；102-第二内壁；2-中层瓶体；201-第一外壁；202-第一内壁；3-内层瓶体；4-第一瓶口阀；5-第二瓶口阀；6-第三瓶口阀；7-第二真空绝热层；8-第一真空绝热层；9-第二稳压腔；10-第一稳压腔。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

本实施例中的第一和第二等用于只是单存的将相同的技术用语进行区分，并不对技术特征进行限定。

如图1和图2所述，一种液冷储氢罐，包括：外层瓶体1、中层瓶体2和内层瓶体3，所述内层瓶体3设置在所述中层瓶体2内，所述中层瓶体2设置在所述外层瓶体1内；

所述内层瓶体3用于存储液态氢，所述内层瓶体3外侧与所述中层瓶体2的内侧为第一真空绝热层8，所述外层瓶体1的内侧与所述中层瓶体2的外侧为第二真空绝热层7；

所述中层瓶体2至少包括第一外壁201和第一内壁202，所述第一外壁201和第一内壁202之间为第一稳压腔10；但本实施例不限于第一外壁201和第一内壁202,在具体实施中可以在第一外壁201和第一内壁202之间设置中间壁层；

所述外层瓶体1至少包括第二外壁101和第二内壁102，所述第二外壁101和第二内壁102之间为第二稳压腔9；但本实施例不限于第二外壁101和第二内壁102，在具体实施中可以在第二外壁101和第二内壁102之间设置中间壁层；

所述内层瓶体3与所述第一稳压腔10连通，当内层瓶体3的液态氢泄露时，先泄露至第一稳压腔10，泄露至第一稳压腔10的液态氢吸收热量降低第一稳压腔10的温度，实现第一真空绝热层8外侧温度的降低，减少进入到罐体内部的外界热量；

所述第二稳压腔9与所述第一稳压腔10连通，泄露至第一稳压腔10的液态氢泄露至第二稳压腔9，泄露至第二稳压腔9的液态氢吸收热量降低第二稳压腔9的温度，同时降低第二真空绝热层7外侧的温度，同时降低第三瓶口阀周边的温度，减少因内外温度差从第三瓶口阀向外泄露氢气。

本实施例中第一真空绝热层8和第二真空绝热层7为了隔绝外界的热量传导到内瓶中。目前液氢罐外层参考液化石油气或液化天然气，均是一层绝热层，液氢从罐体内释放出来后，会进入到一个外部稳压腔，而且管路外侧会因温度差等原因结冰结霜等，而本实施例中的液冷储氢罐通过设置两个稳压腔，当存储在内瓶中的液氢泄露到稳压腔时，泄露的液氢有液态到气态转化的过程中吸热的作用，从而降低稳压腔内的温度，并相应的降低第一真空绝热层和第二真空绝热层外层的温度，在罐体外做两个包裹的稳压腔，配合内部绝热层起到保持内瓶低温的作用。

液态氢气主要的泄露点在瓶口接头等位置，因为该位置无法设置绝热层，所以本实施例中液冷储氢罐设置两层绝热层及两个稳压腔，将从瓶口阀接头处泄露的可能性降低到最小，如果有泄漏也就直接进入稳压腔，而且周边环境温度仍很低，降低了其进一步的泄露量。

罐体内设置两层稳压腔是为了更好地实现阶段性吸热，起到对内部液氢低温绝热的要求，减少在开关关闭状态下，罐体内部液态氢气的泄露。目前的国行标及国际标准都允许液态氢气、天然气等有一个日蒸发率，而本实施例中液冷储氢罐希望将日蒸发率降低到最小。

本实施例虽然限定为外层瓶体1、中层瓶体2和内层瓶体3三层瓶体，但不限于此，如采用四层或五层等瓶体结构均应认定为本实施例的等同方案。相应的第四层瓶体和第三层瓶体之间为第三真空绝热层，第五层瓶体和第四层瓶体之间为第四真空绝热层。

可选的，所述内层瓶体3和所述中层瓶体2上设置第一瓶口阀4，所述第一瓶口阀4贯穿所述内层瓶体3的瓶壁和所述中层瓶体2的第一内壁202。

通过设置第一瓶口阀4，将内层瓶体3和第一稳压腔连通，第一瓶口阀4为常闭状态，从而减少内层瓶体3中的液体氢的泄露，当内层瓶体3中的液体氢通过第一瓶口阀4泄露后，泄露后的液体氢进入第一稳压腔10，对第一稳压腔10进行降温。

可选的，所述中层瓶体2和所述外层瓶体1上设置第二瓶口阀5，所述第二瓶口阀5贯穿所述中层瓶体3的第一外壁201和所述外层瓶体1的第二内壁102。

通过设置第二瓶口阀5，将第一稳压腔10和第二稳压腔9连通，第二瓶口阀5为常闭状态，从而减少第一稳压腔10中的液体氢泄露至第二稳压腔9中，当第一稳压腔10中的液体氢通过第二瓶口阀5泄露后，泄露后的液体氢进入第二稳压腔9，对第二稳压腔9进行降温。

可选的，所述外层瓶体1上设置第三瓶口阀6，所述第三瓶口阀6贯穿所述外层瓶体1的第二外壁101，当泄露至第二稳压腔9的液态氢吸收热量时，第三瓶口阀6周边的温度降低，减少因内外温度差从第三瓶口阀向外泄露氢气。

第三瓶口阀6为常闭状态，减少第二稳压腔9内的液态氢泄露至储氢罐外，当第二稳压腔9液态氢吸收热量时，降低了第三瓶口阀6周边的温度，减少因储氢罐内外温度差导致的从第三瓶口阀向外泄露氢气。

可选的，所述第一瓶口阀4和所述第二瓶口阀5设置在储氢罐的不同侧上，

所述第二瓶口阀5和所述第三瓶口阀6设置在储氢罐的不同侧上。

通过设定第一瓶口阀4、第二瓶口阀5和第三瓶口阀6，并将第二瓶口阀5设置在储氢罐的一侧，将第一瓶口阀4和第三瓶口阀6设置在储氢罐的另一侧，当内层瓶体3的液体氢泄露时，保证泄露的液态氢充满第一稳压腔10后再通过第二瓶口阀5泄露至第二稳压腔9，泄露至第二稳压腔9内的液态氢充满第二稳压腔9后再通过第三瓶口阀6泄露出去。

可选的，所述第一瓶口阀4、第二瓶口阀5和第三瓶口阀6均为电控阀。

如图1和图2所述，储氢罐包括顶端和底端，第三瓶口阀6所在的一端为顶端，第一瓶口阀4设置在储氢罐的顶端，第二瓶口阀5设置在储氢罐的底端，第三瓶口阀6设置在储氢罐的顶端，当内层瓶体3的液态氢泄露时，液态氢经第一瓶口阀4泄露到第一稳压腔10内，然后通过第二瓶口阀5泄露到第二稳压腔9内，在通过第三瓶口阀6泄露到储氢罐的外部，第一瓶口阀4和第二瓶口阀5设置在储氢罐不同的侧，使泄露的液态氢流过第一瓶口阀4和第二瓶口阀5之间的最大距离，从而为泄露的液态氢提供充足的存储空间，同理第二瓶口阀5和第三瓶口阀6设置在储氢罐不同的侧，为第二稳压腔9泄露到第一稳压腔10的液态氢提供了充足的存储空间。第一瓶口阀4将内层瓶体3和第一稳压腔10连通，第二瓶口阀5将第一稳压腔10和第二稳压腔9连通，第三瓶口阀6将第二稳压腔9与储氢罐外部连通。

可选的，所述第一瓶口阀4和第二瓶口阀5上均设置无线信号接收器。

第一瓶口阀4和第二瓶口阀5上设置无线信号接收器，通过无线通信的方式对第一瓶口阀4和第二瓶口阀5进行控制，第三瓶口阀6上还设置手动启闭结构，除可以自动对第三瓶口阀6进行控制外，还可以手动开启或闭合第三瓶口阀6。可选的，所述内层瓶体3的瓶壁为单层。

液冷储氢罐是用于存储液氢，而非高压气态氢气或者深冷低压，高压气态氢气或者深冷低压两种方案需要罐体能够承受高压，而本实施例液冷储氢罐存储的为液氢，不用承受高压，承受的为常压。因此最内侧瓶壁为单层，罐体使用不锈钢材质。

外层瓶体1、中层瓶体2和内层瓶体3均为低温低压瓶体。

设置在第一瓶口阀的无线信号接收器与中层瓶体及外层瓶体电连接，所述设置在第二瓶口阀的无线信号接收器与外层瓶体电连接。因液冷储氢罐采用不锈钢材质，会对信号屏蔽，从而影响信号传输，因此将第一瓶口阀的无线信号接收器与中层瓶体及外层瓶体之间通过导线连接，将设置在第二瓶口阀的无线信号接收器与外层瓶体通过导线连接。导线只是将外层瓶体1、中层瓶体2和内层瓶体3之间的瓶壁电连接，并不贯穿瓶壁，从而在保证密封性的前提下，提高信号传输强度。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。