[发明专利]一种氢气/天然气双燃料高密度复合储存系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于混合动力车辆的燃料储存系统，特别是涉及一种储存液化天然气和使用高比表面积纳米孔材料吸附储氢的双燃料储存系统。

背景技术

目前，合适的高密度车载储氢技术的欠缺是燃料电池汽车商业化发展进程的主要瓶颈之一。当前的储氢技术主要分为高压储氢、液态储氢、固体材料储氢等。其中高压储氢是目前世界各国普遍采用的车载储存技术，但这种方式的储氢密度较低，要想使基于此储存技术的燃料电池汽车具有与内燃机汽车的相似续驶里程，通常要求储存压力要达到700bar以上，对制造技术、制造成本、安全性以及相应的氢加注基础设施等都提出了很大挑战；液态储氢条件极为苛刻，不仅要求消耗大量电能用于制造液化氢气，而且其对绝热保温也提出了极为苛刻的技术要求，因此目前不是车载储氢采用的主要技术方向；基于固体材料的储氢方式被认为是可能解决未来车载储氢的主要方向，世界各国的科学家们在此领域已展开了大量的卓有成效的工作。然而，由于车载储氢工作条件要求苛刻，到目前为止还没有一种材料能够完全满足车载使用要求。

因此，有必要提供一种有效的储氢系统或方法，以为燃料电池汽车商业化发展作出一定的贡献。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车用氢气/天然气双燃料高密度复合储存系统，该系统储氢密度高、成本低廉且安全系数高，而且在维持氢气低温储存条件的同时，兼具实现高密度天然气的储存。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种车用氢气/天然气双燃料复合储存系统，包括车辆控制模块、内外双层结构的储罐、控制器、以及分别与所述控制器、相连的天然气供给管路阀门模块和氢气供给管路阀门模块，所述内外双层结构的储罐包括外层储罐、位于所述外侧储罐中的内层储罐以及中间层，所述外层储罐与所述天然气供给管路阀门模块相连以加注、存储和供给液化天然气，所述内层储罐中填充纳米孔材料，所述内层储罐与氢气供给管路阀门模块相连以加注、存储和供给氢气燃料，所述控制器与所述车辆控制模块相连并所述接受所述车辆控制模块指令以令驱动所述天然气供给管路阀门模块以及氢气供给管路阀门模块工作。

所述纳米孔材料为多孔碳材料或分子筛或MOFs材料。

所述外层储罐为杜瓦瓶式绝热保温结构，所述外层储罐的夹层为真空状态。

所述内层储罐采用易于传热且耐低温、耐压及抗氢脆性能的材料制成。

优选的，所述内层储罐的制作材料为铝合金或不锈钢。

所述天然气供气模块包括天然气加注管路以及天然气供给管路；

所述天然气加注管路包括依次连接的第一加注口、加液止回阀以及液体喷淋管，所述液体喷淋管于所述外侧储罐中，所述天然气经过所述天然气加注管路调制后进入外层储罐中；

所述天然气供给管路包括天然气总控制管路、并联设置的气态天然气供给管路和液态天然气供给管路，所述气态天然气供给管路和液态天然气供给管路分别与所述天然气总控制管路相连；所述天然气总控制管路包括沿气流方向依次连接的稳压罐、第一电磁阀、燃气内燃机供气口、设于所述稳压罐中并与所述控制器相连的第三传感器，所述第一电磁阀与所述控制器相连以接受其驱动开启或闭合所述天然气供给管路；所述液态天然气供气管路包括沿气流方向依次连接的第三电磁阀、出液止回阀、节流阀、汽化器以及稳压阀，所述稳压阀与所述稳压罐相连，所述外层储罐中的液态天然气经由管道与所述第三电磁阀相连，所述第三电磁阀与所述控制器相连以接受所述控制器的驱动开启或闭合所述液态天然气供气管路，液化天然气流经第三电磁阀、出液止回阀、节流阀后进入汽化器中汽化，然后通过稳压阀进入稳压罐；所述气态天然气供给管路包括节约阀，所述节约阀一端经由管道与所述外层储罐连接，另一端经由管道与所述稳压罐相连。

所述天然气供气模块还包括天然气供气安全保护管路，所述天然气供气安全保护管路包括第一放空阀、第一放空口、分别与外层储罐相连的液位计、压力表、主安全阀以及副安全阀，所述液位计用于测量并显示外层储罐内的液化天然气的剩余量，所述压力表用于测量并显示外层储罐内的气体压力，所述主安全阀与所述副安全阀并联连接后一端与所述外层储罐以及第一放空阀相连，另一端与所述第一放空口相连，所述第一放空阀一端与所述节约阀相连，另一端连接所述第一放空口。

所述氢气供气模块包括氢气加注管路以及氢气供给管路；

所述氢气加注管路包括第二加注口、单向阀，所述单向阀一端与所述第二加注口连接，另一端经由管道与所述内层储罐连接，所述第二加注口处连接单向阀，允许气体通过管道单向进入内层储罐中；