[发明专利]一种氢燃料电池汽车储氢气瓶快速加注系统

说明书

本发明公开了一种氢燃料电池汽车储氢气瓶快速加注系统，包括密封的箱体，箱体的外侧设有制冷设备和液泵，液泵的进液口通过导管与制冷设备的出液口通过导管相连，箱体的内腔底面通过支撑架固定有储气罐，储气罐的外侧面套接有环形导流罩，环形导流罩内壁和储气罐外侧之间形成密封腔，环形导流罩的外侧面上端设有环形导流管，环形导流管的内腔和密封腔连通，环形导流管的进液口通过导管与液泵的出液口通过导管相连。本氢燃料电池汽车储氢气瓶快速加注系统，结构紧凑，操作方便，维护简单，工作时噪音较小，可以快速高效的进行氢燃料加注；维修盖板的设置方便了设备的维护；石墨烯涂层的设置方便了储气罐的快速散热。

技术领域

本发明涉及车用气体燃料加注技术领域，具体为一种氢燃料电池汽车储氢气瓶快速加注系统。

背景技术

随着人类社会的快速发展，煤、石油、天然气三大化石能源的消耗速度日益加快，其带来的供应短缺和环境问题也越来越受到各界的关注。氢气因其燃烧产物只生成水，且来源丰富，被誉为是本世纪最具发展潜力的清洁能源载体，而以氢气为能源的燃料电池汽车具有环保、高效、零污染、零排放的特点。

正如传统汽油车需要一个油箱，氢燃料电池汽车也需要一个氢气存储设备，为了达到更多的续航里程，燃料电池汽车的需要尽可能地装载更多地氢气。目前主要的储氢技术有：液氢储存、金属氢化物储氢、吸附储氢和气态高压储氢等。高压储氢是在常温下，将氢气压缩至20MPa～70MPa的高压进行储存，具有充放速度快、设备结构简单、能耗低等优点，是目前氢燃料电池汽车采用的主流储氢方式，燃料电池汽车用高压储氢气瓶正是利用这一方式进行储氢。车用气瓶可为四种类型：I型和II型气瓶的重容比较大，难以满足单位质量储氢密度的要求；III型和IV型气瓶一般由内胆、纤维缠绕复合材料增强层和复合材料保护层等三层组成，由于纤维材料具有强度大、比重小等特点，非常适合用于高压储氢气瓶。III型气瓶和IV型气瓶的区别为前者采用金属内胆而后者为塑料内胆。目前，基于安全性的考虑，我国禁止使用IV型气瓶。

氢燃料电池汽车在加注时，一般要求加注时间控制在3～5分钟，且充装量至少为5kg，以满足续航里程的需要。储氢气瓶在加注过程中，由于节流、压缩、动能转换为内能、环境换热等因素，储氢气瓶的温度会急剧升高。由于复合材料及用于粘合的树脂材料对温度较为敏感，温度过高时可能出现复合材料层的剥离，因此，国际标准ISO15869和美国汽车工程学会标准SAEJ2601均限制了车载储氢瓶的工作温度范围为－40℃～85℃。

针对储氢气瓶存在的可能过热的问题，目前使用的方法主要是：先让氢气通过一个预冷装置，将氢气预冷至－20℃甚至－40℃后再进行加注。这种方法主要的缺点是增加了加氢站的设备投资且增加了加注过程中的能耗。除了使用预冷系统，目前还鲜有其它方法。

经过对已有技术的文献检索，公开号为CN103438349A的中国专利通过在储氢瓶内部添加螺旋状的铝带填充物，以控制储氢瓶在加注过程中的温升，其不足之处在于加入的铝带仅仅增强了储氢罐内部的换热情况，并无法将加注过程中产生的热量及时传递到外部，影响氢瓶的加注效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种氢燃料电池汽车储氢气瓶快速加注系统，通过外换热结构，氢气加注时在外换热结构中通入导热液体以实现氢气瓶的控温，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氢燃料电池汽车储氢气瓶快速加注系统，包括密封的箱体，所述箱体的外侧设有制冷设备和液泵，液泵的进液口通过导管与制冷设备的出液口通过导管相连，箱体的内腔底面通过支撑架固定有储气罐，储气罐的外侧面套接有环形导流罩，环形导流罩内壁和储气罐外侧之间形成密封腔，环形导流罩的外侧面上端设有环形导流管，环形导流管的内腔和密封腔连通，环形导流管的进液口通过导管与液泵的出液口通过导管相连，密封腔的出液口和制冷设备的进液口连通；