[发明专利]加氢机与增压设备联合工作的加注系统及其加注方法

说明书

本发明提供一种加氢机与增压设备联合工作的加注系统，包括氢气压缩机、预冷器、加氢机、加氢枪、温度控制系统和压力控制系统；所述氢气压缩机、预冷器、加氢机和加氢枪依次连接；所述氢气压缩机用于压缩氢气；所述预冷器用于调节压缩氢气的温度；所述加氢机用于将压缩氢气通过加氢枪加入到所需用户的储氢瓶中。本发明加注系统设置温度控制系统和压力控制系统，对加氢枪出口温度、压力实现有效控制，实现精准控制加氢温度的目的，少预冷设备的裕量，利于预冷设备的节能，另外在保证车载气罐的使用温度的前提下，实现提高加氢速率、优化系统结构和降低系统成本。

技术领域

本发明涉及氢气加注技术领域，具体涉及一种加氢机与增压设备联合工作的加注系统及其加注方法。

背景技术

氢能以来源广、能效高、可再生、燃烧产物零污染等优点，正成为世界主要发达经济体和国家能源创新与再工业化的焦点。近年来，美国、日本、中国、韩国、欧盟等都制定了氢能发展战略，大力开发氢能汽车，积极推进加氢站等氢能基础设置的建设。

在氢能产业链的发展进程中，加氢站作为供氢基础设置之一，已得到全世界研究者的关注。根据储氢方式的不同，加氢站可分为气氢加氢站和液氢加氢站两种。由于气氢加氢站具有能耗低、加氢速度快、可靠性高等优点，我国现有的加氢站大多采用这一种。为提高氢能在能源、交通行业的市场竞争力，必须保证加氢如同加油一般便捷、安全、高效、经济。为此，要利用技术手段，在保证氢气加注速率、压力的前提下，严格控制加氢过程中车载储氢容器内的温升，消除温升所带来的安全隐患。

中国专利CN101418908A给出了一种可用于高压氢气加气站的加气系统，其包括控制系统、采样系统、加注系统、报警系统、氮气吹扫系统及加氢站。具有加注计量的温度自动补偿、顺序取气、加注速率控制、氢泄漏报警、自动断电、加注过程防拉脱、静电自动释放及系统过压保护等功能。加氢站设置了三级压力储气瓶，以实现不同取气速率的切换，并通过加注速率来控制温升。但其加注速率控制程序，必需测量车载储氢容器中温度，温度超限时系统停止加注，等温度降回可行范围才能继续加注，而实际车载储氢容器自然冷却降温很慢，因此该系统极大地限制了加氢效率。中国专利CN209943985U公开了一种撬装式加氢站，其包括卸气柱、压缩机、多个压力级别的储氢罐、冷却器和加氢机。该系统设置多个压力级别的储氢罐，根据氢燃料电池车辆内的压力自动选择相应级别压力下的储氢罐，以实现加氢枪多压加氢的功能。但加氢枪未设置相应温度传感器，无法确保加氢枪出口温度满足设计要求，给氢燃料电池车带来安全隐患，且多个压力级别的储氢罐设置使得整个系统结构复杂，成本较高。

现有的氢气加注系统通常设置一个或多个储氢罐以控制温升的影响，结构较为复杂，占用空间大，且成本较高；另外，没有相应的温度控制系统，预冷设备仅对氢气充注系统减压阀前温度进行控制。整个加氢系统中氢气温度、压力均要满足一定要求，且在该要求下氢气的焦耳-汤姆逊系数为负，使得氢气通过减压阀后温度升高。目前工艺中，无法对加氢系统减压阀后的温度实现有效预测和控制。加氢温度过高，可能导致车载气罐温度超限，存在一定的安全隐患。

因此，需要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可以消除氢气节流升温对氢燃料电池汽车所带来的安全隐患的加氢机与增压设备联合工作的加注系统及其加注方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种加氢机与增压设备联合工作的加注系统，包括氢气压缩机、预冷器、加氢机、加氢枪、温度控制系统和压力控制系统；

所述氢气压缩机、预冷器、加氢机和加氢枪依次连接；

所述氢气压缩机用于压缩氢气；

所述预冷器用于调节压缩氢气的温度；

所述加氢机用于将压缩氢气通过加氢枪加入到所需用户的储氢瓶中。