专利名称：非电驱动的移动式高压氢气加注系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高压氢气的加注设备，特别涉及燃料电池汽车使用的非电驱动的移动式高压氢气加注系统。
背景技术：
质子交换膜燃料电池因其高效率和零排放等优点，将成为21世纪理想的汽车动力和分散发电设备。燃料电池的供氢方式目前仍以高压氢气为主。以质子交换膜燃料电池为动力的燃料电池汽车已进入了商业化示范运行阶段。作为燃料电池的燃料供给源，高压氢气加氢系统的开发已成为燃料电池汽车发展的重要一环。
在燃料电池汽车发展的早期，因固定加氢站的数量有限，将会限制燃料电池汽车的行驶范围，阻碍燃料电池汽车的发展。移动式加氢站的开发则可弥补这一缺陷。国外的移动加氢站主要采用两种方式其一是采用高压储氢瓶组预先增压至40-44MPa后，再运送至试验场所，利用高压储氢瓶与车载储氢瓶之间的压力差为燃料电池汽车快速充氢。在我国受高压气体许可的运输压力不得高于15MPa的限制，将无法采用此方法。其二是在加氢现场，利用电力驱动的氢气压缩机将低于15MPa的氢气增压至40-44MPa的高压储氢瓶组，再向燃料电池汽车快速充氢，也可以不用高压储氢瓶组，直接压缩注入燃料电池汽车车载储氢瓶，直至额定压力。该方法常常会受现场供电的限制，而无法实施。
发明内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种非电驱动的移动式的高压加氢系统，以克服现有高压氢气加注系统受场地供电限制以及无法满足高压气体道路运输限制等缺陷。
本实用新型解决技术问题的技术方案如下本实用新型的非电驱动移动式氢气加注系统，包括氢气气源、加氢系统，带液压系统的牵引车、半挂车。加氢系统通过调节阀与氢气气源连接；所述加氢系统为撬装式加氢系统，包括氢气增压器、液压空压机、加气机、控制和调节阀门；所述液压空压机一端通过高压油管与牵引车的液压系统连接，另一端与氢气增压器连接；氢气增压器通过调节阀分别与气源、加气机连接；加气机通过加气枪为被加注对象加注高压氢气；所述撬装式加氢系统固定于半挂车上，所述氢气增压器为采用压缩空气驱动的氢气增压器。
作为本实用新型的优选的实施方式，本实用新型撬装式加氢系统还包括高压储氢瓶组，高压储氢瓶组通过调节阀分别与气源、氮气瓶组、氢气增压器、加气机连接。从而可以实施对氢气的先增压后快速加注。
通过在撬装式加氢系统安装氮气瓶组，完成加氢装置维护、检修前或紧急状况下管路的氮气吹扫。
通过高压储氢瓶组对燃料电池汽车的分级充氢，最高加注压力可达70MPa。
通过气体增压器的直接加注，最高加气压力可达150MPa。
本实用新型采用牵引车的液压泵系统驱动液压空压机产生压缩空气从而在氢气增压器中产生高压氢气，来实现移动式高压加氢的非电驱动，从而克服了现有加氢系统受场地供电限制的缺陷，使之不受使用场地的配电限制，特别适合于野外作业。同时本实用新型兼有氢气泄漏报警、超温超压泄压、安全放散和氮气吹扫功能。满足氢气使用场所的防爆要求，通过对高压储氢瓶组的压力分级和程序控制，可实现对燃料电池汽车的快速加注，满足氢气运输的压力限制要求。
图1是本实用新型高压加氢系统加氢过程示意图具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型。
参见图1本实用新型包括氢气气源1、加氢系统，带液压系统的牵引车9、半挂车10。加氢系统通过调节阀b与氢气气源1连接，加氢系统为撬装式加氢系统，包括氢气增压器4、液压空压机6、加气机5、高压储氢瓶组3、氮气钢瓶组2。液压空压机6一端通过高压油管与牵引车的液压系统7连接，另一端与氢气增压器4连接；氢气增压器4通过调节阀e、g分别与气源1、加气机5连接；加气机5通过调节阀f与气源1连接；撬装式加氢系统固定于半挂车10上，氢气增压器采用压缩空气驱动。
借助取力装置，牵引车发动机8带动车载液压系统的液压泵7工作，液压泵7通过高压油管将液压油送入液压驱动的液压空压机6，驱动液压空压机6工作，产生的压缩空气则由流量和压力调节阀分别控制通入氢气增压器4的空气的压力和流量，以满足氢气增压器对压缩空气的要求。氢源1可以是商品氢气集装格或氢气管束车或其它氢气装载方式。气瓶组2为氮气钢瓶组，用于加氢装置维护、检修前或紧急状况下管路的氮气吹扫。气瓶3为高压储氢瓶组，用于储存来自氢源1及经增压器4增压的高压氢气。加气机5除了带有可与车载充气阀相匹配的加氢枪外，还兼有计量，温度、压力补偿及整个加氢系统的程序控制功能。
本实用新型的加氢系统的功能可通过下述实施例加以说明，但不构成对本实用新型的权利和要求的限制。
实施例1先增压后加氢方式以氢气集装格、管束车为氢源，连接氢源与加氢系统的入口管路。
当氢源1的氢气压力大于高压储氢瓶组3的压力时，(1)关闭所有阀门，打开阀门b、d及储氢瓶组3的总阀，打开氢源1的总阀，利用氢源1与储氢瓶组3之间的压力差，为储氢瓶组3加氢至两者压力相等或相近。(2)关闭阀d，打开阀e、c，启动牵引车发动机8，带动车载液压系统7，液压空压机6将来自于液压系统7的液压动力转换成压缩空气以驱动氢气增压器4。来自氢源1的氢气经氢气增压器4增压后充入储氢瓶组3，直至储氢瓶组3内的氢气压力达到40MPa为止。
当氢源1的氢气压力小于储氢瓶组3的压力时，跳过步骤(1)，直接进入步骤(2)。储氢瓶组3的氢气被增压至40MPa后，停止增压。
完成上述高压储氢瓶组3的增压步骤后，关闭所有阀门，打开阀门d、f。储氢瓶组3中的高压氢气经加气机优先程序控制后，即可为燃料电池汽车安全、快速充氢至35MPa。
实施例2直接加氢方式以氢气集装格、管束车为氢源，连接氢源与加氢系统的入口管路。将加氢枪插入燃料电池车载储氢瓶的充气阀。
当氢源1的氢气压力大于燃料电池车载储氢瓶的氢气压力时，(1)关闭所有阀门，打开阀门b、f，打开氢源总阀，利用氢源与车载储氢瓶之间的压力差，为车载储氢瓶加氢至两者压力相等或相近。(2)关闭阀f，打开阀e、g，启动牵引车发动机8，带动车载液压系统7，液压空压机6将来自于液压系统7的液压动力转换成压缩空气以驱动氢气增压器4。来自氢源1的氢气经氢气增压器4增压后加注入燃料电池汽车车载储氢瓶，直至车载储氢瓶内氢气压力达到35MPa为止。
当氢源1的氢气压力小于燃料电池车载储氢瓶的氢气压力时，跳过步骤(1)，直接进入步骤(2)。即可直接将燃料电池汽车的车载储氢瓶加注至35MPa。
权利要求1.一种非电驱动的移动式高压氢气加注系统，包括氢气气源、加氢系统，加氢系统通过调节阀与氢气气源连接，其特征在于还包括带液压系统的牵引车、半挂车，所述加氢系统为撬装式加氢系统，包括氢气增压器、液压空压机、加气机、控制和调节阀门，所述液压空压机一端通过高压油管与牵引车的液压系统连接，另一端与氢气增压器连接；氢气增压器通过调节阀分别与气源、加气机连接；所述撬装式加氢系统固定于半挂车上，所述氢气增压器为采用压缩气体驱动的氢气增压器。
2.根据权利要求1所述的氢气加注系统，其特征在于，所述撬装式加氢系统还包括高压储氢瓶组，所述高压储氢瓶组通过调节阀分别与气源、氢气增压器、加气机连接。
3.根据权利要求2所述的氢气加注系统，其特征在于，所述撬装式加氢系统还包括用于氮气吹扫的氮气瓶组。
4.根据权利要求1、2或3所述的氢气加注系统，其特征在于，所述加气机包括加氢枪、计量仪表、PLC程序控制面板。
5.根据权利要求2所述的氢气加注系统，其特征在于，所述氢气加注系统氢气的最高加氢压力为70MPa。
6.根据权利要求1所述的氢气加注系统，其特征在于，所述氢气加注系统氢气的最高加氢压力为150MPa。
专利摘要本实用新型公开了一种非电驱动移动式氢气加注系统，包括氢气气源、加氢系统，带液压系统的牵引车、半挂车，所述加氢系统为撬装式加氢系统，包括氢气增压器、液压空压机、加气机、控制和调节阀门，所述液压空压机一端通过高压油管与牵引车的液压系统连接，另一端与氢气增压器连接；氢气增压器通过调节阀分别与气源、加气机连接；所述撬装式加氢系统固定于半挂车上，所述氢气增压器为采用压缩气体驱动的氢气增压器。本实用新型提供一种机动性很强的移动加氢系统，使之不受使用场地的配电限制，特别适合于野外作业，例如燃料电池汽车的道路试验和示范运行中的氢燃料加注。
文档编号H01M8/00GK2724213SQ20042008202
公开日2005年9月7日 申请日期2004年8月20日 优先权日2004年8月20日
发明者马建新, 周伟, 邬敏忠 申请人:上海舜华新能源系统有限公司, 马建新