[发明专利]一种高效的液氢燃料系统

说明书

本发明公开了一种高效的液氢燃料系统，包括液氢瓶和与液氢瓶配合设置的空气换热器，所述液氢瓶包括气瓶内胆，所述气瓶内胆外，设有气瓶绝热层和气瓶外壳，所述气瓶内胆与气瓶绝热层之间，为液化空气层，所述气瓶绝热层和气瓶外壳之间，为真空层，所述气瓶内胆上，连接有液氢出口管道，所述气瓶绝热层上，还连接有液化空气进口管道；所述液氢出口管道和液化空气进口管道均与所述空气换热器相连，以用液氢出口管道中的液氢将空气冷却成液化空气后输入到液化空气进口管道中使用。本发明充分利用液氢超低温的特点，在液氢瓶向发动机供气时，采用空气换热器获得液化空气，存储冷量；汽车停车后，液化空气吸收外界漏热，降低液氢瓶吸收的热量。

技术领域

本发明属于能源利用领域，尤其涉及一种高效的液氢燃料系统。

背景技术

氢能作为一种二次能源，可以利用太阳能和水等可再生的自然能源制取，彻底实现整个循环的零污染、零排放，成为备受人类关注的新能源，率先以燃料电池汽车为主要应用领域，在美国、德国、日本等经济发达国家蓬勃发展。近年来燃料电池汽车已经逐步成为我国汽车和能源领域发展的重要载体，成为优化能源消费结构和保障国家能源供应安全的战略选择，也使中国逐步成为全球氢能消费的最大市场。

目前在氢燃料电池汽车领域目前技术发展较成熟且应用最为广泛的是高压气态储氢，随着对氢气的大量储存和高效运输需求不断增加，目前采用的高压储氢瓶储氢密度低（不超过总质量的5%）、装载量小（目前国内高压车载氢瓶最大的容积为 210 L，压力为35MPa，密度24g/L，最大装载量约5kg）的缺点已经不能满足氢燃料电池汽车的使用和推广，液态氢（沸点-253℃，密度71g/L，临界压力1.3MPa）作为氢能源储存中纯度最高、单位体积和质量下能量密度最大的储氢形式应运而生，相同有效装载容积下液氢瓶的重量比各种类型的高压储氢瓶都要轻得多，因此液氢气瓶比高压储氢瓶更适合远距离运输车搭载，具有更大的续航里程、更高的运输效率和更低的运输费用。

液态氢有着易泄漏、易扩散、氢脆、易燃烧、自燃、超低温等特性，即使采用最好的绝热手段，液氢瓶在加注过程和车辆长时间停止行驶时还是会不可避免的产生蒸发损失，液氢在车上如何实现长时间无损存储和提高利用效率，其系统方案、绝热结构设计一直是研究的重要方向和内容。以上原因也导致了目前液氢瓶在国内外氢燃料电池汽车无法得到批量装载和应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高效的液氢燃料系统。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种高效的液氢燃料系统，包括液氢瓶和与液氢瓶配合设置的空气换热器，所述液氢瓶包括气瓶内胆，所述气瓶内胆外，还从内到外依次设有气瓶绝热层和气瓶外壳，所述气瓶内胆与气瓶绝热层之间，为液化空气层，所述气瓶绝热层和气瓶外壳之间，为真空层，所述气瓶内胆上，连接有液氢进口管道、液氢出口管道和第一安全阀，所述气瓶绝热层上，还连接有第二安全阀和液化空气进口管道；所述液氢出口管道和液化空气进口管道均与所述空气换热器相连，以用液氢出口管道中的液氢将空气冷却成液化空气后输入到液化空气进口管道中使用。

作为优选，所述空气换热器上设有第一介质进口、第一介质出口、第二介质进口和第二介质出口，所述第一介质进口和第一介质出口之间，通过换热管进行连接，所述液氢出口管道与所述第一介质进口相连，所述第一介质出口与一液氢利用管道相连，所述液化空气进口管道与所述第二介质出口相连，所述第二介质进口与外界空气连通。

更优地，所述液氢利用管道上设有一缓冲罐。

作为优选，所述空气换热器包括空气换热器内胆和依次设置在空气换热器内胆外面的空气换热器绝热层和空气换热器外壳。

作为优选，所述液氢出口管道上设有液氢出液阀。

作为优选，所述液化空气进口管道上设有液化空气进口阀和液化空气贮罐。

本发明的有益效果是：