一种车载储氢系统

本发明属于氢燃料电池汽车，具体涉及一种车载储氢系统。

背景技术：

1、氢能具有资源丰富、热值高、无污染、可循环利用等优点，可实现能源体系中能源互补，优化能源结构，是现代能源体系重要组成部分。大力推广新能源汽车，发展超高压氢气压缩机、高效氢燃料电池等新能源装备有利于促进氢能多领域发展，从而减少碳排放。

2、燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转化为电能的装置，也叫电化学发电器或电堆，具有能量转换率高、噪音低以及零排放无污染等优点，可广泛应用于汽车、飞机、列车等交通工具以及固定电站等方面。燃料电池是氢能源车辆高速发展的重要组成部分。燃料电池汽车相较于纯电车具备更高的功率和能量密度，从而续航里程和载重能力更高，相较于传统内燃机汽车和纯电动汽车，燃料电池汽车最核心的专用部件为燃料电池系统和车载储氢系统。车载储氢系统是燃料电池汽车的能量存储单元，用于为电堆的电化学反应储存和提供氢气。

3、在现有技术中，对车载储氢系统加氢时，主要是氢气通过压缩机进行加压，再通过加氢枪与车载加氢口进行连接，为氢燃料电池汽车的车载储氢瓶进行加注。由于车载高压储氢瓶的储氢量较大，实际应用时的加氢时间较短，这就需要加氢系统高流量和高压力的特点。大流量的高压氢气在进入加氢管路时，由于管路直径较小，导致氢气在管路里的流速非常高，氢气与管路之间的摩擦大，气体的阻力加大，引起加氢管路温度短时极速升高，从而会导致管路由于温度变化产生氢气泄露问题，影响车载储氢系统的安全，如为保障安全而降低加氢速度，则又会影响加氢的效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种车载储氢系统，以解决现有技术存在的问题，通过氢燃料流通过程中的控制阀门和传感器的合理配置达到储氢系统的氢燃料安全、高效、稳定地输出，氢燃料余量回收的目的。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种车载储氢系统，其特征在于，包括加氢管路、储氢气瓶组、供氢管路和氢气回收管路，所述车载储氢系统用于为燃料电池提供氢燃料；

4、所述加氢管路的进口端设置为氢燃料加注口，所述加氢管路与储氢气瓶组连通，用于向储氢气瓶组输送氢燃料；

5、所述储氢气瓶组包括并联的两个氢气瓶，用于储存氢燃料；

6、所述供氢管路的进口端与储氢气瓶组连通，出口端与燃料电池连通，用于将储氢气瓶组中的氢燃料输送到燃料电池中；

7、所述氢气回收管路的进口端与燃料电池连通，出口端与供氢管路连通，用于将燃料电池中未反应的氢燃料输送到供氢管路，重新进入燃料电池进行电化学反应。

8、进一步地，所述储氢气瓶组包括氢气瓶一和氢气瓶二，所述氢气瓶一和氢气瓶二的内腔分别在瓶口和瓶尾位置设置温度传感器；

9、所述加氢管路沿气流方向设置一个加氢四通阀，与加氢四通阀的一个端口连接后经第二、三端口分为两支路，每条支路上设置一个加氢单向阀，最后分别与氢气瓶一和氢气瓶二连通；

10、所述供氢管路为两个支路，两支路的进口端分别设置在氢气瓶一和氢气瓶二的加氢管路上，且位于加氢单向阀和氢气瓶之间，两支路上沿气流方向各设置一个供氢高压阀，后连接于一个供氢四通阀的两个端口，再经供氢四通阀的第三端口汇合为一个供氢管路，供氢管路上依次设置高压调压阀和喷射器，最后与燃料电池连通；

11、所述氢气回收管路上沿气流方向依次设置排气排水阀和氢气泵，最后与供氢管路上的喷射器连通。

12、进一步地，所述连通同一氢气瓶的加氢单向阀和供氢高压阀组成一个主截止阀，所述主截止阀设置在氢气瓶的瓶口外部。

13、进一步地，所述主截止阀为电磁阀。

14、进一步地，所述加氢四通阀连接一个压力传感器。

15、进一步地，所述供氢四通阀连接一个压力传感器。

16、进一步地，所述供氢管路上高压调压阀和喷射器之间设置一个压力传感器。

17、进一步地，所述氢气瓶一和氢气瓶二内腔的温度传感器与中央控制器连接。

18、进一步地，所述氢气瓶一的长径比大于氢气瓶二的长径比。

19、进一步地，所述氢燃料加注口内设置一个加注口单向阀。

20、相对于现有技术，本发明的有益效果为：

21、1、两个不同长径比的氢气瓶，前氢气瓶相对细长，后氢气瓶相对短粗的形状设计和并联的排列方式，可以大大降低车辆行驶过程中因为较大的加速度或惯性造成氢燃料集中向前壁或者后壁产生冲击导致本系统供氢不稳定，能够降低氢气瓶使用时候的应力集中，提高疲劳次数，使系统的供氢能力稳定。

22、2、主截止阀的内部设置加氢单向阀和供氢高压阀的设计方式，使氢气对于氢气瓶为单口进出，改善了阀座的疲劳性能。

23、3、氢气瓶内部温度传感器的设置，可以实时监测氢气瓶在充放氢时产生的温度变化，一旦超出温度上限，随时停止加氢，降低氢气瓶的使用安全风险。

24、4、加氢和供氢管路设置多个压力传感器，使充放氢过程能实时监测管路内氢气的压强波动，保证系统内氢燃料的压强低于安全限度。

25、5、进入喷射器之前氢燃料通过高压调压阀，同时起到调整压力和稳定输出的功能；为燃料电池电化学产物水和未完全反应的氢燃料设置了回收设施，水通过排气排水阀将水排出，未完全反应的氢燃料则通过氢气泵回收至喷射器重新参与电化学反应，节约能源，降低成本。

技术特征：

1.一种车载储氢系统，其特征在于，包括加氢管路、储氢气瓶组、供氢管路和氢气回收管路，所述车载储氢系统用于为燃料电池(11)提供氢燃料；

2.根据权利要求1所述的一种车载储氢系统，其特征在于，所述储氢气瓶组包括氢气瓶一(1)和氢气瓶二(2)，所述氢气瓶一(1)和氢气瓶二(2)的内腔分别在瓶口和瓶尾位置设置温度传感器；

3.根据权利要求2所述的一种车载储氢系统，其特征在于，所述连通同一氢气瓶的加氢单向阀和供氢高压阀组成一个主截止阀，所述主截止阀设置在氢气瓶的瓶口外部。

4.根据权利要求3所述的一种车载储氢系统，其特征在于，所述主截止阀为电磁阀。

5.根据权利要求2所述的一种车载储氢系统，其特征在于，所述加氢四通阀(12)连接一个压力传感器(6)。

6.根据权利要求2所述的一种车载储氢系统，其特征在于，所述供氢四通阀(13)连接一个压力传感器(6)。

7.根据权利要求2所述的一种车载储氢系统，其特征在于，所述供氢管路上高压调压阀(7)和喷射器(8)之间设置一个压力传感器(6)。

8.根据权利要求2所述的一种车载储氢系统，其特征在于，所述氢气瓶一(1)和氢气瓶二(2)内腔的温度传感器与中央控制器连接。

9.根据权利要求2所述的一种车载储氢系统，其特征在于，所述氢气瓶一(1)的长径比大于氢气瓶二(2)的长径比。

10.根据权利要求1所述的一种车载储氢系统，其特征在于，所述氢燃料加注口(3)内设置一个加注口单向阀(301)。

技术总结
本发明公开了一种车载储氢系统，包括加氢管路、储氢气瓶组、供氢管路和氢气回收管路。加氢管路的进口端设置为氢燃料加注口，加氢管路与储氢气瓶组连通，储氢气瓶组包括并联的两个氢气瓶，用于储存氢燃料，供氢管路的进口端与储氢气瓶组连通，出口端与燃料电池连通，氢气回收管路的进口端与燃料电池连通，出口端与供氢管路连通，通过氢燃料流通过程中的控制阀门和传感器的合理配置达到储氢系统的氢燃料安全、高效、稳定地输出，氢燃料余量回收的目的。

技术研发人员：张骞,祖磊,程孝通,袁卓伟,吴乔国,张桂明,扶建辉,耿洪波,王华毕,李德宝
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15