一种燃料电池冷链物流车固态储氢介质的热循环系统的制作方法

本技术涉及固态储氢领域，具体为一种燃料电池冷链物流车固态储氢介质的热循环系统。

背景技术：

1、随着全球化石燃料的日益削减，对清洁能源的需求日益增加。氢能来源丰富，使用过程中无排放污染，作为二次能源的载体，在工业、交通等领域中有重要应用前景。氢燃料电池车的出现，实现了氢能源在交通领域应用的突破，不仅满足了人们的日常出行，而且有效地解决了环境污染和能源供需问题，成为一个新的经济增长点。氢燃料电池车不仅可以实现零排放，并且具有加氢时间短、续航里程长等优点，正逐步进入实际应用。

2、目前的氢燃料电池车中主要是采用高压气瓶储氢，为氢燃料电池车提供氢源，但是，由于气态储氢压力大，通常在300atm至700atm之间，给使用带来了巨大的安全隐患，并且使用时的频繁充放氢气，还容易引起氢气的泄露甚至引发爆炸。而采用固态储氢介质储氢，不仅体积储氢密度大，单位体积内可以储存更多的氢气供给燃料电池使用，而且充放氢气的压力大大降低，通常在100atm以下，实现了低压储氢，更加安全可靠，并且由于充氢压力低，还可以自行充氢，不依赖加氢站。因此，固态储氢介质储氢是未来氢燃料电池车储氢的方向。

3、固态储氢介质在吸氢过程中会释放大量的热，而在放氢的过程中需要吸收大量的热，其在吸放氢过程中产生的热效应如果没有得到及时处理，将会严重影响固态储氢介质正常吸放氢过程，进而影响燃料电池车的正常使用。因此，为了保证固态储氢介质能够正常的进行吸放氢，需要对其吸放氢过程中的热效应进行合理的规划和调控，同时，合理地利用固态储氢介质在吸放氢过程中的热量变化，还可以实现额外的制冷或制热，满足设备对制冷或制热的需求，达到节能的效果。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有的燃料电池冷链物流车固态储氢介质在吸放氢过程中热效应管控方面的空白，本实用新型提出了一种燃料电池冷链物流车固态储氢介质的热循环系统，不仅解决了固态储氢介质在吸放氢过程中的热效应问题，而且提高了燃料电池冷链物流车中的制冷效益。该实用新型具备安全可靠、操作方便以及热效能高等优点，解决了燃料电池冷链物流车固态储氢介质的热效应问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述燃料电池冷链物流车固态储氢介质吸放氢热循环的目的，本实用新型提供如下技术方案：一种燃料电池冷链物流车固态储氢介质的热循环系统，包括固态储氢单元(1)、散热单元(2)及辅助制冷单元(3)，所述固态储氢单元(1)，其底部与散热单元(2)连接，其上部与辅助制冷单元(3)连接，所述固态储氢单元(1)，内配置固态储氢介质储氢管(101)、固态储氢介质(107)及传热介质(108)，所述固态储氢介质储氢管(101)，其内部排列有金属网格(106)，所述固态储氢单元连接下循环泵，所述下循环泵连接下阀门，所述下阀门连接散热管，所述散热管位于燃料电池冷链物流车底部，所述固态储氢单元连接上循环泵，所述上循环泵连接上阀门，所述上阀门连接辅助制冷管，所述辅助制冷管位于燃料电池冷链物流车冷冻室上端，所述固态储氢单元上端连接传热介质进口阀，下端连接传热介质出口阀，控制传热介质进出固态储氢单元。

5、所述固态储氢介质储氢管(101)包括充氢阀(104)及放氢阀(105)，所述充氢阀(104)位于固态储氢介质储氢管的下端，外延至燃料电池冷链物流车箱体之外，固态储氢介质储氢管另一端连接放氢阀(105)，所述放氢阀连接燃料电池，为燃料电池提供氢气，所述固态储氢介质储氢管放置于固态储氢单元内，与传热介质(108)直接接触，所述固态储氢单元一端与散热单元连接，另一端与辅助制冷单元连接，所述散热单元包括下循环泵、下阀门及散热管，所述辅助制冷单元包括上循环泵、上阀门以及辅助制冷管。充氢过程，打开下循环泵和下阀门，传热介质(108)进入散热管完成散热，充氢完成，关闭下循环泵和下阀门；放氢过程，打开上循环泵和上阀门，传热介质(108)进入辅助制冷管，保持固态储氢介质的放氢温度，同时辅助冷冻室制冷。

6、优选的，所述固态储氢介质储氢管内部排列有v型金属网格(106)，v型金属网格用于分区存放固态储氢介质(107)，既可以保证氢气的流通性，又提高了氢气与固态储氢介质的充分接触，以及避免了固态储氢介质随氢气移动。

7、优选的，所述的排列有v型金属网格的固态储氢介质储氢管，是通过焊接的方法将v型金属网格固定在金属薄板上，然后再将金属薄板卷成管状，通过焊接对接口最终制成固态储氢介质储氢管。

8、优选的，所述充氢阀和放氢阀用于控制氢气的充放过程。充氢时打开充氢阀，关闭放氢阀，连接氢气瓶即可完成充氢，充氢完成后关闭充氢阀；放氢时打开放氢阀，放氢阀连接燃料电池，为燃料电池提供氢气，保证燃料电池冷链物流车的正常运行。

9、优选的，所述固态储氢单元(1)分别连接辅助制冷单元和散热单元，所述固态储氢介质储氢管放置于固态储氢单元内，与传热介质相接触，通过辅助制冷单元和散热单元来合理调节充放氢过程中固态储氢介质的温度。所述固态储氢单元(1)，上端连接传热介质进口阀(102)，下端连接传热介质出口阀(103)，用于控制传热介质(108)的加入和放出。

10、优选的，所述散热单元(2)横铺于燃料电池冷链物流车车厢底部，所述散热单元一端连接下循环泵(201)，所述下循环泵一端与固态储氢单元相连接，另一端连接下阀门(202)，充氢过程中，打开下循环泵和下阀门，固态储氢单元内的传热介质进入散热管(203)循环，从散热管另一端返回固态储氢单元，完成充氢散热过程。所述的散热管(203)通过下循环泵(201)和下阀门(202)与固态储氢单元(1)连接，横铺于车厢底部，利用下循环泵(201)的驱动可使固态储氢单元(1)内的热量通过传热介质(108)进入散热管(203)中进行循环。

11、优选的，所述辅助制冷单元(3)横铺于燃料电池冷链物流车的冷冻室上部，所述辅助制冷单元(3)包括上循环泵(301)，上阀门(302)以及辅助制冷管(303)，所述的辅助制冷管(303)通过上循环泵(301)和上阀门(302)与固态储氢单元(1)连接，横铺于冷链物流车冷冻室上方。放氢过程中，打开上循环泵和上阀门，固态储氢单元内的传热介质进入辅助制冷单元循环，将固态储氢介质在放氢过程中产生的制冷效果传到冷冻室内，保持固态储氢介质的放氢温度，使放氢过程可以正常进行，同时进一步降低冷冻室内的温度，增加了冷冻室的制冷效果。

12、有益效果

13、与现有技术相比，本实用新型提供了一种燃料电池冷链物流车固态储氢介质的热循环系统，具备以下有益效果：

14、1、该燃料电池冷链物流车固态储氢介质的热循环系统，通过设置的散热单元和辅助制冷管单元，在充氢的过程中，打开下循环泵和下阀门，固态储氢单元内的传热介质进入散热管循环，将固态储氢介质吸氢过程中产生的大量热通过散热管排出，保持固态储氢介质始终处于适合吸氢的温度，保证充氢过程能够顺利进行；在燃料电池冷链物流车行进的过程中会从固态储氢介质中放氢至燃料电池中提供动力，固态储氢介质在放氢的过程中会吸收热量，打开上循环泵和上阀门，固态储氢单元内的传热介质进入辅助制冷管循环，，能为冷冻室提供辅助制冷效果，进一步降低冷冻室的温度，同时保持固态储氢介质始终处于适合放氢的温度，保证放氢过程能够顺利进行。

15、2、该燃料电池冷链物流车固态储氢介质的热循环系统，通过设置的固态储氢单元中的固态储氢介质储氢管内部金属网格，将固态储氢介质分区存放，既可以保证氢气的流通性，又提高了氢气与固态储氢介质的充分接触，以及避免了固态储氢介质随氢气移动。

16、3、该燃料电池冷链物流车固态储氢介质的热循环系统，通过设置的固态储氢单元，使其可以在低压下进行充氢，不需要依赖加氢站，可自行完成充氢，提高了燃料电池冷链物流车使用过程中的安全性和可靠性，同时固态储氢介质的体积储氢容量高，可以节省更多的空间用于冷冻室装货使用。