CN113629272B - 一种供氢方法及设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种供氢方法及设备，用以解决现有的高压储氢装置在提供氢气的同时容易泄露氢气，进而存在较大安全隐患的技术问题。方法包括：控制器响应于接收到供氢请求指令，控制氢油模块将预先存储的氢油输入至换热模块、以及控制脱氢反应釜开启加热模式；响应于换热模块中的氢油的温度高于加热温度阈值，控制脱氢反应釜的输入端，以使脱氢反应釜接收来自换热模块的氢油；控制脱氢反应釜的氢气输出端，以使脱氢反应釜中的氢气输入至换热模块中，以使换热模块对氢气进行降温；控制燃料电池的进气口电磁阀，以使燃料电池接收降温后的氢气。本申请通过上述方法实现了常压供氢，避免了高压供氢导致的氢气泄露。

Description

一种供氢方法及设备

技术领域

本申请涉及新能源技术领域，尤其涉及一种供氢方法及设备。

背景技术

氢燃料电池是一种新能源电池，可广泛应用于汽车，机械加工，无人机等各个行业。当前氢燃料电池汽车一般通过高压储氢装置获取氢气，但是高压储氢容易产生的氢气泄露的情况，存在较大的安全隐患。

现阶段，为了解决的高压储氢供氢带来的安全隐患，主要通过在关键位置设置氢气泄漏传感器，当检测区域的氢气浓度达到设定值时，发出声光报警，提示驾驶员氢气泄漏故障，当泄漏值超过限值时将直接切断氢气供应。

但是，以上方法仅仅是防范氢气的大量集聚，并不能在提供氢气的同时避免高压氢气的泄露，依然存在较大的安全隐患。

发明内容

本申请实施例提供了一种供氢方法及设备，用以解决现有的高压储氢装置在提供氢气的同时容易泄露氢气，进而存在较大安全隐患的技术问题。

一方面，本申请实施例提供了一种供氢方法，方法包括：控制器响应于接收到供氢请求指令，控制氢油模块将预先存储的氢油输入至换热模块、以及控制脱氢反应釜开启加热模式；响应于换热模块中的氢油的温度高于加热温度阈值，控制脱氢反应釜的输入端，以使脱氢反应釜接收来自换热模块的氢油；控制脱氢反应釜的氢气输出端，以使脱氢反应釜中的氢气输入至换热模块中，以使换热模块对氢气进行降温；控制燃料电池的进气口电磁阀，以使燃料电池接收降温后的氢气。

在一种可能实现的方式中，控制换热模块接收来自脱氢反应釜的脱氢油，以通过换热模块对脱氢油进行降温；将换热模块输出的降温后的脱氢油，输入到储油模块中。

在一种可能实现的方式中，在获取换热模块输出的降温后的氢气之后，方法还包括：将氢气输入到油水分离模块中，以从氢气中获取初步提纯后的氢气；将初步提纯后的氢气输入到缓冲器模块中，以对初步提纯后的氢气再次提纯。

在一种可能实现的方式中，控制冷水泵将水箱中的冷水输入到缓冲模块，以对缓冲器中的氢气进行降温。

在一种可能实现的方式中，控制冷水泵将水箱中的冷水输入到缓冲模块，具体包括：控制散热模块接收来自水箱中的水，以通过散热模块对水箱中的水进行冷却处理，以获得冷水；控制散热模块的输出端，将散热模块中的冷水输入到缓冲模块。

在一种可能实现的方式中，换热模块包括：第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器；控制氢油模块将预先存储的氢油输入至换热模块，具体包括：控制氢油模块将预先存储的氢油，输入至第一换热器的第一管道；以及控制第一换热器的第一管道的输出端切换为开启状态，以将第一换热器的第一管道的氢油输入至第二换热器的第一管道；控制脱氢反应釜的输入端，以使脱氢反应釜接收来自换热模块的氢油，具体包括：控制脱氢反应釜的输入端切换为开启状态，以使脱氢反应釜接收来自第二换热器的第一管道的氢油；控制脱氢反应釜的氢气输出端，以使脱氢反应釜中的氢气输入至换热模块中，具体包括：控制脱氢反应釜的氢气输出端切换为开启状态，以使脱氢反应釜中的氢气输入至第一换热器的第二管道；使换热模块对氢气进行降温，具体包括：控制第一换热器的第二管道的输出端切换为开启状态，以使第一换热器的第二管道的氢气输入值第三换热器的第一管道；控制冷水泵将水箱中的冷水输入第三换热器的第二管道，以对第三换热器的第一管道中的氢气进行降温；控制换热模块接收来自脱氢反应釜的脱氢油，具体包括：控制脱氢反应釜的脱氢油输出端切换为开启状态，以使第二换热器的第二管道接收来自脱氢反应釜的脱氢油；通过换热模块对脱氢油进行降温，具体包括：控制第二换热器的第二管道的输出端切换为开启状态，以使第二换热器的第二管道的脱氢油输入至第四换热器的第一管道；控制冷水泵将水箱中的冷水输入第四换热器的第二管道，以对第四换热器的第一管道中的脱氢油进行降温。

在一种可能实现的方式中，控制冷水泵将水箱中的冷水输入第三换热器的第二管道，具体包括：控制散热模块接收来自水箱中的水，以通过散热模块对水箱中的水进行冷却处理，以获得冷水；控制散热模块的输出端，将散热模块中的冷水输入到第三换热器的第二管道；控制冷水泵将水箱中的冷水输入第四换热器的第二管道，具体包括：控制散热模块接收来自水箱中的水，以通过散热模块对水箱中的水进行冷却处理，以获得冷水；控制散热模块的输出端，将散热模块中的冷水输入到第四换热器的第二管道。

在一种可能实现的方式中，氢油模块还包括氢油油箱、油泵、液位传感器；控制器响应于接收到供氢请求指令，控制氢油模块将预先存储的氢油输入至换热模块，具体包括：控制器响应于接收到供氢请求指令，控制油泵启动，以使氢油油箱中的氢油输入至换热模块；响应于来自液位传感器的氢油液位数据，在氢油液位数据小于相应预设阈值的情况下，向相应用户终端发送提示信息；提示信息用于提示用户为氢油油箱提供氢油；在一种可能实现的方式中，脱氢反应釜包含压力传感器以及安全阀；其中，压力传感器用于检测脱氢反应釜中的气体压力；控制器接收压力传感器上传的反应釜内的压力数据；当监测到压力数据大于预设压力值时，控制器控制安全阀切换为开启状态，以降低脱氢反应釜中的气体压力。

另一面，本申请实施例还提供了一种基于液体储氢***的供氢设备，设备包括：处理器以及存储器，其上存储有可执行代码，当可执行代码被执行时，使得处理器执行上述任一项的供氢方法。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种供氢设备的内部结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种供氢方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的一种供氢方法中的第一换热器的内部结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种供氢方法中的第二换热器的内部结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种供氢方法中的第三换热器的内部结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种供氢方法中的第四换热器的内部结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种供氢设备，如图1所示，本申请实施例提供的供氢装置包含：氢油模块、脱氢反应釜、换热模块、储油模块、油水分离模块、缓冲模块、燃料电池模块、散热模块以及水箱。

其中，氢油模块包含油泵、氢油油箱以及液位传感器；

换热模块包含第一换热器、第二换热器、第三换热器以及第四换热器；且每一个换热器都包含第一管道和第一管道，(如图3-图6)；

水箱包含冷水泵。

具体地，通过氢油模块的出口与第一换输出端与第二换热器的第一管道的输入端相连，用于传输氢油；第二换热器的第一管道的输出端与脱氢反应釜的输入端相连，用于传输氢油。

脱氢反应釜的氢气输出端与第一换热器的第二管道的输入端相连，用于传输氢气；第一换热器的第二管道的输出端于第三换热器的第一管道的输入端相连，用于传输氢气；第三换热器的第一管道的输出端于油水分离模块的输入端相连；油水分离模块的输出端与缓冲模块的输入端相连，用于接收经过油水分离模块提纯的氢气；缓冲模块的输出端于燃料电池相连，用于向燃料电池提供经过缓冲模块二次提出的氢气。

另外，脱氢反应釜的脱氢油输出端与第二换热器的第二管道的输入端相连，用于传输脱氢油；第二换热器的第二管道的输出端于第四换热器的第一管道的输入端相连，用于传输脱氢油；第四换热器的第一管道的输出端与储油模块相连。

此外，需要说明的是，水箱的输出端经过冷水泵与散热模块的输入端相连；散热模块的输出端分别与缓冲模块的冷水输入端、第三换热器的第二管道的输入端以及第四换热器的第二管道的输入端相连。以为缓冲模块、第三换热器以及第四换热器提供冷水，以对第三换热器中的氢气进行降温、对第三四换热器中的脱氢油进行降温、以及对缓冲模块中的氢气进行降温。

在本申请实施例中提出的一种供氢方法，其执行主体是控制器。

下面通过附图对本申请实施例提出的技术方案进行详细的说明。

图2为本申请实施例提供的一种供氢方法。如图2所示，本申请实施例提供的供氢方法，主要包括以下步骤：

步骤S101，响应于接收到供氢请求指令，控制氢油模块将预先存储的氢油输入至换热模块、以及控制脱氢反应釜开启加热模式。

需要说明的是，供氢请求指令的触发条件为：当控制器检测到燃料电池中氢气的存储量低于预设存储值时，向用户发出请求补充氢气指令，当用户进行启动供氢对应的操作后，控制器将会接收到供氢请求指令。其中，预设存储值可以为任意可行数值。氢油模块用于存储氢油，且包含氢油油箱、油泵以及液位传感器，其中，油泵用于将氢油油箱中的氢油传输出去。在这里，需要说明的是，氢油模块中的氢油液位传感器会实时检测氢油油箱中的氢油液位数据，并把该数据反馈给控制器。当控制器检测到氢油液位数据小于预设阈值时，向用户终端发送需要给氢油油箱补充氢油的相应提示信息。脱氢反应釜用于加热脱氢反应釜中的氢油，以将氢油加热分解为氢气和脱氢油。以及，换热模块包括：第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器，且每一个换热器都包含第一管道和第二管道。

具体地，在控制器接收到基于用户的操作生成的供氢请求指令后，向油泵发送启动指令，同时将第一换热器的第一管道的输入端切换为开启状态，以使油泵将氢油油箱中的氢油输入到换热模块的第一换热器的第一管道的输入端。需要说明的是，根据图1可知第一换热器还会接收来自脱氢反应釜的高温氢气。因此，当氢油油箱中的氢油输入到换热模块的第一换热器的第一管道后，由于热传递，该氢油将被加热。然后，控制器将第一管道的输出端切换为开启状态，以将第一换热器的第一管道的氢油输入至第二换热器的第一管道中；这里需要说明的是，第二换热器还会接收来自脱氢反应釜的高温脱氢油。因此，当第一换热器的第一管道的氢油输入到第二换热器的第一管道后，由于热传递，该氢油将会被再次加热。

此外，控制器还将脱氢反应釜的运行状态切换为加热模式，此时，脱氢反应釜开始对釜内的氢油进行加热。需要说明的是，脱氢反应釜包含压力传感器以及安全阀；其中，压力传感器用于检测脱氢反应釜中的气体压力。控制器实时接收压力传感器上传的脱氢反应釜内的压力数据；当检测到压力数据大于预设压力值时，控制器控制安全阀切换为开启状态，以降低脱氢反应釜中的气体压力。需要说明的是，预设压力值可以是任意可行的数据，本领域技术人员可以通过多次实验，来确定预设压力值的具体数值。

步骤S102，响应于换热模块中的氢油的温度高于加热温度阈值，控制脱氢反应釜的输入端，以使脱氢反应釜接收来自换热模块的氢油。

需要说明的是，加热温度阈值可以是任意可行数值，本领域技术人员可以通过多次实验，来确定加热温度阈值的具体数值。

具体地，在第二换热器的第一管道中预设了温度传感器，该温度传感器实时向控制器发送第二换热器的第一管道中氢油的温度。当控制器检测到该温度大于加热温度阈值时，控制器将脱氢反应釜的输入端从关闭状态切换为开启状态，以使脱氢反应釜接收来自第二换热器的第一管道的输出端传输的加热后的氢油。

步骤S103，控制所述脱氢反应釜的氢气输出端，以使所述脱氢反应釜中的氢气输入至所述换热模块中，以使所述换热模块对所述氢气进行降温。

具体地，脱氢反应釜中预设了温度传感器，且该温度传感器实时向控制器传输检测到的温度数据，当控制器检测到该温度数据大于200摄氏度时，控制器将脱氢反应釜的氢气输出端由关闭状态切换为开启状态，以使脱氢反应釜中的高温氢气输入到第一换热器的第二管道中。需要说明的是，第一换热器还接收来自氢油模块的氢油，因此，当高温氢气出入到第一换热器的第二管道后，由于热传递，该高温氢气将被氢油模块的氢油降温。

然后，控制器将第一换热器的第二管道的输出端由关闭状态切换为开启状态，以使第一换热器的第二管道的氢气输入到第三换热器的第一管道中。需要说明的是，控制器会控制冷水泵将水箱中的水传输给散热模块。其中，散热模块由冷水散热器组成，用于冷却输入的水，并将冷水通过散热模块的输出端传输给第三换热器的第二管道的输入端。需要说明的是，当第三换热器的第二管道接收到冷水后，由于热传递，该冷水会对通过第三换热器的氢气进行降温。

此外，需要说明的是，当控制器检测到该温度数据大于200摄氏度时，控制器还会将脱氢反应釜的脱氢油输出端由关闭状态切换为开启状态，以使脱氢反应釜中的高温脱氢油输入到第二换热器的第二管道中。需要说明的是，第二换热器还接收来自第一换热器的氢油，因此，当高温氢气出入到第二换热器的第二管道后，由于热传递，该高温氢气将被来自第一换热器的氢油降温。

然后，控制器将第二换热器的第二管道的输出端由关闭状态切换为开启状态，以使第二换热器的第二管道的脱氢油输入到第四换热器的第一管道中。需要说明的是，控制器会控制冷水泵将水箱中的水传输给散热模块。其中，散热模块由冷水散热器组成，用于冷却输入的水，并将冷水通过散热模块的输出端传输给第四换热器的第二管道的输入端。需要说明的是，当第四换热器的第二管道接收到冷水后，由于热传递，该冷水会对通过第四换热器的脱氢油进行降温。

步骤S104，控制燃料电池的进气口电磁阀，以使所述燃料电池接收降温后的氢气。

需要说明的是，燃料电池用于燃烧氢气并为外部设备提供动能，进气口电磁阀用于控制氢气进入燃料电池。

具体地，在将氢气输入到燃料电池之前，控制器还可以将氢气进行提纯，主要的步骤为：控制器将第三换热器的第一管道的输出端由关闭状态切换为开启状态，以将第三换热器的第一管道中的氢气传输给油水分离模块。需要说明的是，油水分离模块由若干油水分离器串联组成，用于提纯氢气；以及油水分离器的数量至少为两个。控制器控制油水分离模块的输入端由关闭状态切换为开启状态，用于接收来自第三换热器的第一管道的氢气；以及控制器将油水分离模块的输出端由关闭状态切换为开启状态，以将经过油水分离模块提纯的氢气传输给缓冲模块。在这里，控制器控制缓冲模块的输入端由关闭状态切换为开启状态，以接收经过油水分离模块提纯的氢气；需要说明的是，缓冲模块由若干缓冲器串联组成，用于对氢气进行二次提纯。以及控制器控制缓冲模块的冷水输入端由关闭状态切换为开启状态，以获取来自水箱的冷水，进而实现对缓冲器中的氢气进行再次冷却。控制器将控制缓冲模块的输出端由关闭状态切换为开启状态，以及控制燃料电池的进气口电磁阀由关闭状态切换为开启状态，以将经过缓冲模块再次提纯的氢气传输给燃料电池。

本申请实施例提供的方法，通过控制器控制氢油、氢气以及脱氢油的流动情况，通过控制氢油以及氢气流过第一换热器，实现了低温氢油对高温氢气的降温；以及高温氢气对低温氢油的加热；通过控制加热后的氢油以及脱氢油流过第二换热器，实现了低温氢油对高温脱氢油的降温，以及实现了高温脱氢油对低温氢油的二次加热。通过控制降温后的氢气以及冷水流过第三换热器，实现了对氢气的二次降温；通过控制降温后的脱氢油以及冷水流过第四换热器，实现了对脱氢油的二次降温。通过控制二次降温后的氢气流过油水分离模块以及缓冲模块，实现了对氢气的提纯。通过控制氢气以及冷水流过缓冲模块，实现了对氢气的第三次降温。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种供氢方法，其特征在于，所述方法包括：

响应于接收到供氢请求指令，控制氢油模块将预先存储的氢油输入至换热模块、以及控制脱氢反应釜开启加热模式；

响应于所述换热模块中的氢油的温度高于加热温度阈值，控制所述脱氢反应釜的输入端，以使所述脱氢反应釜接收来自所述换热模块的氢油；

控制所述脱氢反应釜的氢气输出端，以使所述脱氢反应釜中的氢气输入至所述换热模块中，以使所述换热模块对所述氢气进行降温；

控制燃料电池的进气口电磁阀，以使所述燃料电池接收降温后的氢气；

所述方法还包括：

控制所述换热模块接收来自所述脱氢反应釜的脱氢油，以通过所述换热模块对脱氢油进行降温；将所述换热模块输出的所述降温后的脱氢油，输入到储油模块中；

所述换热模块包括：第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器；

所述控制氢油模块将预先存储的氢油输入至换热模块，具体包括：控制所述氢油模块将预先存储的氢油，输入至所述第一换热器的第一管道；以及控制所述第一换热器的第一管道的输出端切换为开启状态，以将所述第一换热器的第一管道的氢油输入至所述第二换热器的第一管道；

所述控制所述脱氢反应釜的输入端，以使所述脱氢反应釜接收来自所述换热模块的氢油，具体包括：控制所述脱氢反应釜的输入端切换为开启状态，以使所述脱氢反应釜接收来自所述第二换热器的第一管道的氢油；

控制所述脱氢反应釜的氢气输出端，以使所述脱氢反应釜中的氢气输入至所述换热模块中，具体包括：控制所述脱氢反应釜的氢气输出端切换为开启状态，以使所述脱氢反应釜中的氢气输入至所述第一换热器的第二管道；

使所述换热模块对所述氢气进行降温，具体包括：控制所述第一换热器的第二管道的输出端切换为开启状态，以使所述第一换热器的第二管道的氢气输入至所述第三换热器的第一管道；控制冷水泵将水箱中的冷水输入所述第三换热器的第二管道，以对所述第三换热器的第一管道中的氢气进行降温；

控制所述换热模块接收来自所述脱氢反应釜的脱氢油，具体包括：控制所述脱氢反应釜的脱氢油输出端切换为开启状态，以使所述第二换热器的第二管道接收来自所述脱氢反应釜的脱氢油；

通过所述换热模块对脱氢油进行降温，具体包括：控制所述第二换热器的第二管道的输出端切换为开启状态，以使所述第二换热器的第二管道的脱氢油输入至所述第四换热器的第一管道；控制冷水泵将水箱中的冷水输入所述第四换热器的第二管道，以对所述第四换热器的第一管道中的脱氢油进行降温。

2.根据权利要求1所述的供氢方法，其特征在于，在以使所述燃料电池接收降温后的氢气之后，所述方法还包括：

将所述氢气输入到油水分离模块中，以从所述氢气中获取初步提纯后的氢气；

将所述初步提纯后的氢气输入到缓冲模块中，以对所述初步提纯后的氢气再次提纯。

3.根据权利要求2所述的供氢方法，其特征在于，所述方法还包括：

控制冷水泵将水箱中的冷水输入到所述缓冲模块，以对所述缓冲模块中的氢气进行降温。

4.根据权利要求3所述的供氢方法，其特征在于，控制冷水泵将水箱中的冷水输入到所述缓冲模块，具体包括：

控制散热模块接收来自所述水箱中的水，以通过所述散热模块对所述水箱中的水进行冷却处理，以获得冷水；

控制所述散热模块的输出端，将所述散热模块中的冷水输入到缓冲模块。

5.根据权利要求1所述的供氢方法，其特征在于，

控制冷水泵将水箱中的冷水输入所述第三换热器的第二管道，具体包括：

控制散热模块接收来自所述水箱中的水，以通过所述散热模块对所述水箱中的水进行冷却处理，以获得冷水；

控制所述散热模块的输出端，将所述散热模块中的冷水输入到所述第三换热器的第二管道；

控制冷水泵将水箱中的冷水输入所述第四换热器的第二管道，具体包括：

控制散热模块接收来自所述水箱中的水，以通过所述散热模块对所述水箱中的水进行冷却处理，以获得冷水；

控制所述散热模块的输出端，将所述散热模块中的冷水输入到所述第四换热器的第二管道。

6.根据权利要求1所述的供氢方法，其特征在于，所述氢油模块还包括氢油油箱、油泵、液位传感器；

所述控制氢油模块响应于接收到供氢请求指令，控制氢油模块将预先存储的氢油输入至换热模块，具体包括：

所述控制氢油模块响应于接收到供氢请求指令，控制所述油泵启动，以使所述氢油油箱中的氢油输入至所述换热模块；响应于来自所述液位传感器的氢油液位数据，在所述氢油液位数据小于相应预设阈值的情况下，向相应用户终端发送提示信息；

所述提示信息用于提示用户为所述氢油油箱提供氢油。

7.根据权利要求1所述的供氢方法，其特征在于，

所述脱氢反应釜包含压力传感器以及安全阀；

接收所述压力传感器上传的脱氢反应釜内的压力数据；

当检测所述压力数据大于预设压力值时，控制器控制所述安全阀切换为开启状态，以降低所述脱氢反应釜中的气体压力。

8.一种供氢设备，其特征在于，所述设备包括：

处理器以及存储器，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-7任一项所述的供氢方法。