一种氢气储能装置及其氢气储能方法与流程

本发明涉及氢气存储，尤其涉及一种氢气储能装置及其氢气储能方法。

背景技术：

1、氢气储能装置是一种利用氢气作为能量存储介质的系统，其主要原理是将多余的电能（如风能、太阳能或其他可再生能源）用于电解水，将水分解成氢气和氧气。氢气随后可以被储存并在需要时重新利用。储氢技术可以分为几种主要类型，包括高压气体储存、液态氢储存和金属氢化物储存。高压气体储存将氢气压缩到高压力下存储，通常使用钢或复合材料制造的容器，适合大规模储存和运输。

2、现有技术的氢气储能装置一般具备抗高压以及防爆的性能，通过将产生的氢气通过输气管输入至储气罐的内部，通过储气罐将氢气进场存储，但是现有的氢气储能装置技术尚无法实现氢气在液态与气态之间自由转换，导致现有技术只能在储存装置内输送大量的氢气，使得储存装置内部的氢气气压增大实现对大量氢气的储存，导致现有技术对氢气储存装置的空间利用率较差。

3、针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：通过氮气压缩系统分析上部储存罐的压力以及下部储存罐的储存空间，从而在上部储存罐内压力较大时，可启动旋转电机以及驱动电机，通过驱动电机带动曲轴进行旋转通过活塞对压缩槽内的氢气进行压缩，在通过冷凝将氢气转化为液体并储存在下部储存罐的内部，从而实现对氢气的压缩达到释放上部储存罐内部的压力，当上部储存罐的压力值低于阈值时，会通过输送泵将下部储存罐内部的液化氢气通过转换管输入至上部储存罐的内壁，而转换管外侧表面安装的加热带启动时会使得转换管内部的液化氢气蒸发，从而由液态转换为气态，实现对氢气的自由转换，从而更好的利用存储空间。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种氢气储能装置及其氢气储能方法，包括压缩外壳，所述压缩外壳的内部设置有压缩槽，所述压缩外壳的顶端表面安装有进气罩，所述进气罩的底端表面安装有延伸管，所述延伸管的底端表面安装有进气阀，所述进气罩的顶端表面安装有上部储存罐，所述上部储存罐的内壁底端表面安装有排出阀，所述上部储存罐的顶端表面开设有进气孔，所述上部储存罐的外侧表面安装有排气阀，所述上部储存罐的外侧表面安装有防爆外壳，所述防爆外壳的内壁底端安装有下部储存罐，所述压缩外壳的内壁安装有轴承，所述轴承的内壁安装有曲轴，所述曲轴的外侧表面安装有活塞，所述压缩外壳的一侧表面安装有驱动电机，所述压缩外壳的底端表面安装有冷凝组件，所述防爆外壳的外侧表面安装有转换组件。

3、进一步的，所述压缩槽为两个，两个所述压缩槽等距分布在压缩外壳的内部，所述轴承为两个，两个所述轴承等距分布在压缩外壳内壁，所述活塞为两个，两个所述活塞等距分布在曲轴的外侧表面，所述活塞与曲轴之间活动旋转连接。

4、进一步的，两个所述活塞的外侧表面与压缩槽的内壁活动接触，所述进气罩的底端表面与压缩外壳的顶端表面固定连接，所述进气罩的顶端表面与上部储存罐的底端表面固定连接，所述延伸管为两个，两个所述延伸管等距分布在进气罩的底端表面，两个所述延伸管由压缩外壳的内壁延伸至其底端侧表面，两个所述延伸管的一端皆对应分布有进气阀，所述进气阀与压缩槽的内壁互相连通。

5、进一步的，所述驱动电机的一侧表面与压缩外壳的一侧表面固定连接，所述驱动电机的输出端与曲轴的一端固定连接，两个所述轴承的外侧表面与压缩外壳的内壁固定连接，两个所述轴承的内壁与曲轴的外侧表面活动旋转连接。

6、进一步的，所述冷凝组件包括三通管，所述三通管的一端安装有换热管，所述防爆外壳的内壁开设有安装槽，所述安装槽的内壁安装有定位板，所述定位板的一侧表面安装有旋转电机，所述定位板的另一侧表面安装有换热风扇，所述三通管安装在压缩外壳的底端表面。

7、进一步的，所述三通管的两端分别由压缩外壳的底端表面延伸至压缩槽的内部，所述三通管与压缩槽的内部互相连通，所述三通管的另一端与换热管之间互相连通，所述定位板的外侧表面与安装槽的内壁固定连接，所述旋转电机的一侧表面与定位板的一侧表面固定连接，所述换热风扇的一侧表面与旋转电机的输出端固定连接。

8、进一步的，所述转换组件包括输送泵，所述输送泵的顶端表面安装有转换管，所述转换管的外侧表面安装有加热带，所述输送泵安装在防爆外壳的一侧表面。

9、进一步的，所述输送泵的输出端通过管道与下部储存罐10的内部互相连通，所述输送泵的输出端与转换管的一端互相连通，所述转换管的另一端与上部储存罐的内部互相连通，所述加热带呈螺旋状安装在转换管的外侧表面。

10、步骤一：通过设置在上部储存罐内壁处的压力传感器获取上部储存罐内的氢气实时压力数据，根据预设的压力阈值计算氢气实时压力数据与压力阈值之间的波动差值；

11、计算波动差值的具体过程如下：

12、s101、通过设置在上部储存罐内壁处的压力传感器获取上部储存罐内的氢气实时压力数据pi；

13、s102、获取预设的压力阈值p0，根据以下公式计算波动差值wi：，i=1、2、3、…、n，其中n代表氢气压力实时数据的个数；

14、步骤二：获取波动差值并分析处理，获取预设的波动差阈值，判断波动差值的绝对数值以生成压力异常信号，获取压力异常信号后进而根据波动差阈值的实际数值判断生成升压信号或降压信号；

15、s201、获取预设的波动差阈值wmin，判断波动差值的绝对数值即|wi|，若|wi|大于或者等于wmin，则生成压力异常信号；

16、s202、获取压力异常信号后，进一步判断波动差阈值的实际数值即wi，若wi大于0，则生成降压信号；

17、若wi小于0，则生成升压信号；

18、步骤三：获取压力异常信号并处理，通过设置在下部储存罐内壁处的液位传感器获取下部储存罐内液态氢气的实时液位数据，获取下部储存罐的储存空间数据，根据储存空间数据和实时液位数据计算下部储存罐的可存储空间量，获取预设的最低存储阈值vh，判断可存储空间量以生成液位排放信号或氢气排放信号；

19、生成液位排放信号或氢气排放信号的具体过程如下：

20、s301、获取下部储存罐的储存空间数据，所述储存空间数据包括下部储存罐半径和下部储存罐的整体高度，根据以下公式计算可存储空间vb:，其中r为下部储存罐半径，h为下部储存罐的整体高度，h0为液态氢气的实时液位数据；

21、s302、获取预设的最低存储阈值vh，若可存储空间大于或者等于最低存储阈值，则生成液位排放信号；

22、若可存储空间小于最低存储阈值，则生成氢气排放信号；

23、步骤四：获取液位排放信号后，控制输送泵以及加热带启动将液态氢气转化为气态氢气后，通过转换管将氢气输入至上部储存罐的内部进行存储；

24、获取氢气排放信号后，控制排气阀启动直接排放氢气；

25、获取升压信号后，控制驱动电机、旋转电机将上部储存罐内的氢气转为液态并输入至下部储存罐，以保证上部储存罐内压力稳定。

26、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

27、该氢气储能装置及其氢气储能方法，通过压力传感器监测上部储存罐内的实时压力值，从而判断其内部的氢气容量，再通过获取波动差值并分析处理生成升压信号或降压信号，通过液位传感器对下部储存罐内部的剩余空间进行分析，并且对压力异常信号并处理从而得到液位排放信号、氢气排放信号或升压信号，再通过收到的不同信号分别控制冷凝组件或转换组件启动，实现对氢气储存空间的分配。