气体填充方法和填充站的制作方法

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气体填充方法和填充站的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种填充方法和填充站。
[0002] 本发明更具体地设及用加压气态氨填充填充站的至少一个缓冲容器的方法,所述 填充站包括至少一个缓冲容器W及连接到所述至少一个缓冲容器的流体回路,所述填充站 的回路包括连接到至少一个气态氨源的第一端,该第一端用于利用来自所述源的气体对所 述至少一个缓冲容器进行填充,所述回路包括配备有用于可拆卸地连接至罐的输送管的第 二端,W便从所述至少一个缓冲容器填充所述罐。
【背景技术】
[0003] 车辆的(氨)气罐的快速填充(即,通常15分钟W内)通常通过连续的压力平衡 来执行。也就是说,处于增加的高压(例如200, 300,450或850己化ar))的储存气体的缓 冲容器被连续地设置成与待填充的罐之间流体连通。
[0004] 运些方法在文献中有大量描述。例如可W参考文献FR2919375Al,FR2973858 Al和FR2919375Al,所述文献描述本发明可适用的填充站。
[000引通常提供运种车辆的罐中的氨气W供应燃料电池。燃料电池(特别是叩EMFC" 型)必须被供应非常"纯"的氨气。事实上,大量文献描述了氨气中的杂质(例如化学品, 水,CO, &巧对燃料电池的性能和使用寿命的负面影响。
[0006] 因此开发出严格的标准W确保输送到罐的氨气不损伤电池(参见例如ISO 14687-2 标准)。
[0007] 借助于已知的且相对便宜的制造过程获得的工业用气体的标准不可能确保运种 程度的纯度。公知的是,为了保证氨气的纯度总是符合燃料电池的要求,有必要在填充站的 上游添加净化工业生产的氨气的步骤,然而运些净化步骤很贵(例如在低溫操作的吸附床 层或钮膜上净化)。
[0008] 因此,为了保证氨气纯度符合燃料电池的规格,一种已知的解决方案包括用液态 氨供应填充站。运种氨根据定义是非常纯的,因为其溫度(20K的数量级)使所有的杂质沉 淀成固体形式。另一解决方案包括使用通过低溫操作的吸附净化器净化的氨。另一解决方 案包括使用直接来自电解槽随后在催化剂床层上脱氧W及在吸附剂上干燥的步骤的氨。
[0009] 运些解决方案通常也导致大的额外费用(相对于工业生产氨气的成本的40%至 100 %的附加成本)。
[0010] 另一种已知的解决方案使用安装在填充站的压缩机的上游W验证气体纯度的气 体分析器。当供应到压缩机的气体超过杂质阔值时,(多个)压缩机的入口阀被关闭,导致 压缩机停机。填充站则处于降级模式(填充能力刻意下降W便保持运行自动性)。压缩机 的重新启动则在大多数情况下是手动的操作,需要操作者在现场。此外,如果该站是由来自 现场的或分散的发生器的气体源供给的,不纯(即不符合规格)的氨气随后被排放到空气 中,W允许该系统通过自动或手动作用于氨气生产参数而恢复标称纯度水平。运样就产生 了能量的浪费。

【发明内容】

[0011] 本发明的目的是消除现有技术的全部或部分上述缺点。
[0012] 为此,根据本发明并且根据上述前序部分给出一般定义的方法,实质上其特征在 于,该方法包括在所述缓冲容器的填充过程中确定缓冲容器中的氨气内的至少一种杂质的 当前浓度的步骤,将杂质的所述当前浓度与给定浓度阔值相比较的步骤,并在所述至少一 种杂质的当前浓度达到所述浓度阔值时,停止填充所述缓冲容器。
[0013] 此外,本发明的一些实施例可包括一个或多个下列特征:
[0014] -确定至少一种杂质的当前浓度的步骤包括通过传感器测量至少一个氨气源和/ 或填充站的流体回路中的杂质浓度,并在填充缓冲容器过程中确定实时输送到该缓冲容器 的气体的量,
[0015] -在填充缓冲容器过程中确定实时输送到缓冲容器的气体的量包括W下至少一 个:在填充缓冲容器的过程中,通过回路中的流量计测量,W及测量缓冲容器中的压力变 化,
[0016] -所述方法包括存储/记录所述被确定的当前浓度的步骤,在填充过程中确定缓 冲容器中的氨气内的至少一种杂质的当前浓度的步骤考虑到在先前填充过程中确定的缓 冲容器中杂质的残留浓度。
[0017] -所述填充站包括填充有加压至不同压力的气态氨的若干个缓冲容器,
[0018] -在填充后,根据压力递增的顺序依次使用缓冲容器从而经由相继/连续的压力 平衡填充罐(8),
[0019] -至少一个氨气源包括W下至少一者:压力处于1.Sbar油S和20化ar油S之间 的氨气网络W及用于产生氨气的部件,
[0020] -用于产生氨气的部件包括W下至少一者:电解槽,天然气重整器,甲醇裂化装 置,自热重整装置和部分氧化装置,
[0021] -所述至少一种杂质包括W下至少一者:一氧化碳,水,至少一种含硫或面代化合 物,C〇2,氮气,氮气,畑3,至少一种控,〇2和氣气, 阳02引-所述至少一种杂质包括一氧化碳,浓度阔值在0.Ippm和IOppm之间,优选在 0.Ippm和 0. :3ppm之间,
[002引-所述至少一种杂质包括水,并且浓度阔值在Ippm和10化pm之间,优选在化pm和 7卵m之间,
[0024]-填充站包括至少一个压缩部件,其用于压缩供应到缓冲容器或罐的气态氨,
[00巧]-由于杂质的当前浓度处于阔值水平而停止填充所述缓冲容器后,所述方法包括 填充另一缓冲容器的步骤,也就是说,来自所述源的气体的传输按照相同程序被切换到另 一缓冲容器,
[00%]-由于杂质的当前浓度处于阔值水平而停止填充所述缓冲容器后,对该相同缓冲 容器的填充仅在来自再次供应的源的气体中的杂质浓度变得低于缓冲容器中的杂质浓度 时重新启动,
[0027]-该方法包括将由所述至少一个源供应的气体在供应至缓冲容器之前进行临时中 间储存的步骤,W便必要时在填充缓冲容器之前等待确定当前浓度的可用性,
[0028] -填充站的回路包括定位于所述至少一个源与至少一个缓冲存储装置之间的中间 气体存储装置,W便在必要时使缓冲容器的填充与来自用于确定杂质当前浓度的部件的可 用信息同步,
[0029] -所述中间存储装置被定位在用于确定当前浓度的部件与紧邻用于确定当前浓度 的部件的阀之间,
[0030] -填充站包括用于储存加压到各自的压力(例如分别在150和350己之间、350和 700己之间、700己和850己之间)的氨气的S个缓冲容器,
[0031] -所述站包括至少一个冷却交换器,其与用于被供应到罐和/或供应到缓冲容器 的气体进行热交换,
[0032] -电子逻辑控制器包括用于采集和处理数据的系统,
[0033] -电子逻辑控制器包括数据存储器,其通过在每次填充时更新而存储所述至少一 个缓冲容器中的杂质的当前浓度。
[0034] 本发明还设及一种用于加压气态氨罐的填充站,包括设置成用于容纳加压气态氨 的至少一个缓冲容器、包括多个阀的流体回路W及用于控制所述填充站且特别用于控制至 少一个阀的电子逻辑控制器,所述回路连接至所述至少一个缓冲容器并包括第一端,该第 一端用于连接到至少一个气态氨源,W使得能够利用由所述至少一个源供应的气体填充所 述至少一个缓冲容器,所述流体回路包括第二端,该第二端包括用于可拆卸地连接至罐W 便从所述至少一个缓冲容器填充所述罐的填充管,所述站包括用于在填充缓冲容器的过程 中确定缓冲容器中的氨气中的至少一种杂质的当前浓度的至少一个部件,所述电子逻辑控 制器设置成适于:
[0035] -用于接收和/或计算由确定部件确定的杂质的当前浓度,
[0036] -用于将杂质的所述当前浓度与预定浓度阔值相比较,并且当所述至少一种杂质 的当前浓度达到所述浓度阔值时,停止所述缓冲容器的填充。
[0037] 根据其它可能的具体特征:
[0038] -用于确定当前浓度的部件包括至少一个氨气源中的和/或填充站的流体回路中 的至少一个杂质浓度传感器,W及用于在填充缓冲容器的过程中确定实时输送到缓冲容器 内的气体量的至少一个部件,
[0039] -用于确定输送到缓冲容器内的气体量的部件包括W下至少一者:位于回路中的 流量计和用于测量缓冲容器中的压力的传感器。
[0040] 本发明还设及包括上文或下文的特征的任意组合的任何替代装置或方法。
【附图说明】
[0041] 其它具体特征和优点将通过阅读W下参照附图给出的描述变得显而易见,在附图 中:
[0042] -图1是示意性局部视图,示出了根据本发明的一个可能的示例性实施例的填充 站的结构和运行,
[0043] -图2是根据另
再多了解一些
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