基于高压储氢的加氢站的制作方法

本实用新型涉及一种加氢站，特别是指一种基于高压储氢的加氢站。

背景技术：

日益加重的能源危机和环境污染问题迫切要求人们开发新能源。氢能以其燃烧产物洁净、燃烧效率高、可再生等优点被认为是新世纪的重要二次能源。随着氢燃料电池和电动汽车的迅速发展与产业化，氢能源技术及氢能基础设施的研究和建设已引起发达国家的高度关注。

安全经济的氢气储运技术是氢能利用推向实用化、产业化的关键。现有的氢气储存技术包括高压储氢、液氢储存、金属氢化物储氢、低温吸附储氢、纳米碳管高压吸附储氢以及液体有机氢化物储氢等。其中，高压储氢是最常用和最直接的储氢方式。高压储氢可在常温下使用，通过阀门的调节就可以直接将氢气释放出来，具有储氢罐结构简单、压缩氢气制备的能耗较少、充装速度快等优点，已成为现阶段氢能储运的主要方式。

加氢站是储存氢气并给燃料电池汽车提供氢气的基础设施。现有的基于高压储氢技术的加氢站利用储氢瓶组储存氢气，该瓶组是由多个用高强钢制无缝旋压而成、体积相等的钢瓶组合而成。其主要存在以下两方面的不足：1)目前钢瓶组只分2级，且容积比不合适，这直接导致取气率偏低，通常在60％以下；2)由于结构上的原因，高强钢制无缝钢瓶存在无抑爆抗爆功能、在线健康状态诊断困难、大容量时泄漏点多等缺点。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种取气率较高的基于高压储氢的加氢站。

为实现上述目的，本实用新型所设计的基于高压储氢的加氢站包括通过管路系统依次相连的卸气柱、压缩机、储气罐组和加氢机，所述储气罐组包括并联成组的高压储氢罐单元、中压储氢罐单元和低压储氢罐单元，各所述储氢罐单元均包括至少一个多层缠绕储氢罐储氢罐，所述高压储氢罐单元、中压储氢罐单元和低压储氢罐单元的容积之比为1∶(1.5～2.5)∶(1.5～2.5)，各储氢罐单元存在多个储氢罐时以其所包含的全部储氢罐容积之和作为其容积。

优选地，所述管路系统包括卸气柱连接管、压缩机进气管、压缩机出气管、储氢罐进气管、储氢罐出气管和加氢机进气管；所述卸气柱连接管的一端与卸气柱相连，另一端与压缩机进气管的一端相连，所述压缩机进气管的另一端与压缩机的入口相连；所述压缩机出气管的一端与压缩机的出口相连，另一端与储氢罐进气管的一端相连，所述储氢罐进气管的另一端与各储氢罐单元的入口相连；所述储氢罐出气管的一端与各储氢罐单元的出口相连，另一端与加氢机进气管的一端相连，所述加氢机进气管的另一端与加氢机相连。

优选地，所述卸气柱连接管上设置有卸气柱出气阀，所述储氢罐进气管上设置有储氢罐进气阀，所述储氢罐出气管上设置有储氢罐出气阀。

优选地，所述管路系统还设置有临时供气管，所述临时供气管的一端与卸气柱连接管相连，另一端与加氢机进气管相连。按该方案，在必要情况下，可以由运氢车临时为燃料电池车供氢，而不经压缩机和储气罐组。

优选地，所述高压储氢罐单元、中压储氢罐单元和低压储氢罐单元的容积之比为1∶2∶2。该比例为最优容积比。经研究，高低压三级储氢罐单元在该容积比时取气率达到最大值(约75％)。

优选地，所述卸气柱、压缩机和加氢机各设2个，并联在管路系统中。该方案可以实现一备一用，必要时可以同时开启双路卸气或双路加氢。

优选地，所述多层缠绕储氢罐包括内筒、上封头、下封头、加氢管口和出氢管口；所述内筒的外侧缠绕设置有多层绕带；所述内筒的上端与上封头固定相连，连接处的外侧通过上加强箍加强；所述内筒的下端与下封头固定相连，连接处的外侧通过下加强箍加强；所述上封头的上部设置有上接口座，所述上接口座上设置有出氢管口；所述下封头的下部设置有下接口座，所述下接口座上设置有加氢管口；所述下加强箍的下部还设置有环绕下封头的裙座，所述裙座上设置有观察窗。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：1)采用多层纤维缠绕储氢罐，具有承压能力高、质量轻、耐腐蚀性强等优良性能，能够克服高强钢制无缝钢瓶存在的无抑爆抗爆功能等不足，大大提高了加氢站的安全性。2)取气率与加注级数及容积比密切相关，一般而言级数越多，取气率越高，但是采用四级及以上时管路过于复杂，从而带来安全隐患，本实用新型采用高中低三级储氢罐单元，并采用合适的容积比，在保证安全的前提下，将加氢站的取气率提高到65％以上。

附图说明

图1为本实用新型所设计的加氢站的工艺流程示意图。

图2为图1中加氢站的平面布置示意图。

图3为本实用新型所采用的多层缠绕储氢罐的结构示意图。

其中：

卸气柱1；压缩机2；

储气罐组3，包括高压储氢罐单元3.1、中压储氢罐单元3.2、低压储氢罐单元3.3；

管路系统4，包括卸气柱连接管4.1、压缩机进气管4.2、压缩机出气管4.3、储氢罐进气管4.4、储氢罐出气管4.5、加氢机进气管4.6、储氢罐进气阀4.7、储氢罐出气阀4.8、卸气柱出气阀4.9、临时供气管4.10；

多层缠绕储氢罐5，包括内筒5.1、上封头5.2、下封头5.3、加氢管口5.4、出氢管口5.5、多层绕带5.6、上加强箍5.7、下加强箍5.8、上接口座5.9、下接口座5.10、裙座5.11、观察窗5.12；

加氢机6；运氢车7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1～2所示，本实用新型所设计的基于高压储氢的加氢站，包括通过管路系统4依次相连的卸气柱1、压缩机2、储气罐组3和加氢机6。其中，卸气柱1用于从运氢车7卸气，经压缩机2后储存到储气罐组3中，加氢机6则将氢气输送至需加氢的氢燃料电池车中，加氢机6、压缩机2都是采用成熟生产厂家提供的标准产品。

储气罐组3由高压储氢罐单元3.1、中压储氢罐单元3.2和低压储氢罐单元3.3并联组成，各储氢罐单元均由至少一个多层缠绕储氢罐储氢罐构成。高压储氢罐单元3.1、中压储氢罐单元3.2和低压储氢罐单元3.3的容积之比为1∶2∶2。卸气柱1、压缩机2和加氢机6各设2个，并联在管路系统4中。

管路系统4包括卸气柱连接管4.1、压缩机进气管4.2、压缩机出气管4.3、储氢罐进气管4.4、储氢罐出气管4.5、加氢机进气管4.6和临时供气管4.10。卸气柱连接管4.1的一端与卸气柱1相连，另一端与压缩机进气管4.2的一端相连，压缩机进气管4.2的另一端与压缩机2的入口相连。压缩机出气管4.3的一端与压缩机2的出口相连，另一端与储氢罐进气管4.4的一端相连，储氢罐进气管4.4的另一端与各储氢罐单元的入口相连。储氢罐出气管4.5的一端与各储氢罐单元的出口相连，另一端与加氢机进气管4.6的一端相连，加氢机进气管4.6的另一端与加氢机6相连。临时供气管4.10的一端与卸气柱连接管4.1相连，另一端与加氢机进气管4.6相连。卸气柱连接管4.1上设置有卸气柱出气阀4.9，储氢罐进气管4.4上设置有储氢罐进气阀4.7，储氢罐出气管4.5上设置有储氢罐出气阀4.8。

高压储氢罐单元3.1、中压储氢罐单元3.2和低压储氢罐单元3.3均采用多层缠绕储氢罐5。如图3所示，本实用新型所采用的多层缠绕储氢罐5包括内筒5.1、上封头5.2、下封头5.3、加氢管口5.4和出氢管口5.5。内筒5.1的外侧缠绕设置有多层绕带5.6。内筒5.1的上端与上封头5.2固定相连，连接处的外侧通过上加强箍5.7加强。内筒5.1的下端与下封头5.3固定相连，连接处的外侧通过下加强箍5.8加强。上封头5.2的上部设置有上接口座5.9，上接口座5.9上设置有出氢管口5.5。下封头5.3的下部设置有下接口座5.10，下接口座5.10上设置有加氢管口5.4。下加强箍5.8的下部还设置有环绕下封头5.3的裙座5.11，裙座5.11上设置有观察窗5.12。