[发明专利]氢气加注系统

说明书

本发明提供了一种氢气加注系统，在FCV进入HRS时，该系统能够足够快地冷却H₂预冷热交换器，使得在开始加注之前不存在客户等待时间或存在极短的等待时间。一种氢气加注系统(100)，包括：低温流体罐(110)，该低温流体罐储存低温流体；分配器(120)，该分配器向车辆供应H₂，该分配器包括利用从低温流体罐(110)提供的冷和/或低温流体使H₂冷却的热交换器(121)；入口管线，该入口管线将冷和/或低温流体从该低温流体罐送到该热交换器；出口管线，该出口管线收集从热交换器馈送的低温流体；以及喷射阀(131)，该喷射阀设置在该入口管线中。

背景技术

本发明涉及氢气加注系统，例如氢气加注站(HRS)。

相关技术的描述

根据当前的加注协议标准，为了实现对具有70MPa标称氢气加注压力的燃料电池车辆(FCV)燃料罐的快速加注，需要在分配器出口处将氢气预冷至-33℃以下，以避免绝热压缩引起的FCV燃料罐的过热。

现今，这是通过将一个热交换器(典型地是紧凑扩散结合的热交换器)安装在分配器520中并向其馈送载热流体(典型地是盐水)来实现的(见图3，现有技术)。载热流体通过泵而在使用制冷剂的传统冷却器510和分配器520之间循环。

为了使HRS保持准备好填充即将到来的车辆，热交换器被永久保持处于-40℃左右。由于系统(载热流体回路、热交换器、冷却器510)上的致冷损失，电力消耗高，尤其是在夏季。考虑到一个HRS的FCV负荷通常非常不规律，在没有FCV到来的时间段期间，这是非常低效的。然而，不可能停止冷却器并让系统回到环境温度，因为整个系统的冷却时间无法被接受作为即将到来的客户的等待时间。

发明内容

此前，FCV中的标称H₂加注压力被限制为35MPa。在这种情况下，在加注时，几乎不存在绝热压缩引起的FCV燃料罐过热，并且H₂预冷是没有必要的。为了增加FCV的自主性，标称H₂加注压力已经增加至70MPa。在新的情况下，并且为了根据当前的加注协议标准实现FCV快速加注，FCV燃料罐上游需要H₂预冷，因为否则的话，FCV燃料罐的过热将超过当前用于制造FCV燃料罐的复合材料(诸如聚乙烯)的能力。在预冷中，对于分配器最低的燃料输送温度范畴(对应于最快的加注)，需要冷却H₂，使得分配器的出口处的温度在-33℃和-40℃之间。

在15℃，对于5kg H₂加注量在大约3分钟内，70MPa的FCV加注的目标将达到FCV燃料罐中对应于70MPa的标称H₂密度(即40.2g/l)。在没有预冷的情况下，FCV燃料罐的标称填充不能足够快地实现。

在图3的现有技术系统中，因为虚线内的所有元件必须处于较低温度，所以启动时冷却该系统所需的时间较长。并且，由于系统的致冷损失，即使H₂加注不需要低温，在HRS开放时间期间也观察到永久功耗。即使在较长的时间段期间，不进行FCV加注，这也会导致高昂的电力成本。

这是低效的，并且如果可以在HRS的空闲时间期间停止冷却器，则可以实现节约。在当前情况下，这是不可能的，因为冷却图3的虚线内的所有元件所需的时间不能被接受作为客户的等待时间。事实上，冷却H₂预冷热交换器的金属块是开始加注的必要先决条件。

而且，其他现有技术描述的WO 2016/067780是已知的，但不能解决以上问题。

本发明的目的是提供一种氢气加注系统，当FCV进入HRS时，该系统能够足够快地使H₂预冷热交换器冷却，使得在开始加注之前不存在客户等待时间或存在极短的等待时间。

作为第一发明，一种氢气加注系统包括：

低温流体罐，该低温流体罐储存低温流体；