CN219867406U - 一种有机液态快速加放氢装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种有机液态快速加放氢装备，包括加氢催化单元、储氢罐体控制单元和释氢催化单元，储氢罐体控制单元包括储氢罐体，氢催化单元通过分腔输入管与储氢罐体的输入端连接，释氢催化单元通过分腔输出管和释氢注入管与储氢罐体的输出端连接，释氢注入管设有液态释氢注入循环泵；储氢罐体的输出端通过液态加注输入管与加氢催化单元连通，液态加注输入管设有液态加注循环泵；释氢催化单元的一端与储氢罐体的输入端通过液态释氢回流管连通，液态释氢回流管设有液态释氢回流循环泵。本实用新型采用加氢和放氢分立式结构，加氢和释氢过程可以分别独立进行，相互不干扰，且有机液态介质(或称介质)能够实现自动循环利用。

Description

一种有机液态快速加放氢装备

技术领域

本实用新型属于氢能源存放设备技术领域，更具体的说是涉及一种有机液态快速加放氢装备。

背景技术

随着新能源技术的不断发展，氢能源作为一种被定义为更高级的一种能源形式和载体近两年得到了诸多的发展。氢的储放形式及载体存在不同的形式，其中有机液态介质作为氢气的储放载体是氢能储放应用中的一种重要形式，有机液态介质储放氢***可作为动力及车载氢能源汽车的潜在解决方案。而有机液态介质储氢***通常为统一整体用于有机液体的储存罐，用于车载燃料电池用氢气供应过程中，存在有机液态介质的大范围晃动，储放氢速度及容量受限，无法实现针对性的分区控制，同时氢气缓存输出控制方面存在不足，对放氢和加氢端的***稳定性存在负反馈的不利影响。

现有的存放氢设备或多或少存在以下缺陷：

1、罐体整体式结构，有机液态介质在内部随着***的运动会产生释氢现象，容易造成储氢***的不稳定，不利于储氢***的应用。

2.加放氢单元通常采用级联结构，在加放氢过程中存在液态温度的平衡过程，会造成不必要的能耗损失。

3.释氢过程中通常缺乏氢气缓冲结构，容易造成有机液态介质和氢气两相物态的相互影响，不利于***的稳定控制。

4.储放氢催化结构通常采用层状催化床结构，容易造成催化接触面不够以所需催化材料多的问题，使得***成本居高不下的同时容易造成储放氢速度的受限。

5.储放氢降温加热***混用不利于能耗的降低和效率的提升。

6.储放氢速度受到有机液态介质的整体流动和加放行为而受限，无法实现快速的储放速度，同时由于有机液态介质的一体式结构，储氢浓度无法实现分区控制，进而对分区氢能的加放应用起到了限制作用。

7.目前的有机液态介质储放氢***受限于一体化结构的影响，容易造成安全方面的诸多问题，如压力超限导致的***等危险情况的发生。

8.有机体的满加和排空更换因为采用独立口或者管路的形式无法实现快速和部分的加注和排放，使得有机液态介质的储放氢材料利用率受限，造成***应用成本降低空间受限。

因此开发有利于液态快速储放氢***对于氢能源汽车以及氢能源动力的应用和拓展起着至关重要的作用。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种有机液态快速加放氢装备，采用加氢和放氢分立式结构，加氢和释氢过程可以分别独立进行，相互不干扰，且有机液态介质(或称介质)能够实现自动循环利用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：本实用新型提供了一种有机液态快速加放氢装备，包括加氢催化单元、储氢罐体控制单元和释氢催化单元，所述储氢罐体控制单元包括储氢罐体，定义所述储氢罐体的两端分别为输入端和输出端，所述氢催化单元通过分腔输入管与所述储氢罐体的输入端连接，所述释氢催化单元通过分腔输出管和释氢注入管与所述储氢罐体的输出端连接，所述释氢注入管设有液态释氢注入循环泵；

所述储氢罐体的输出端通过液态加注输入管与加氢催化单元连通，所述液态加注输入管设有液态加注循环泵；

所述释氢催化单元的一端与所述储氢罐体的输入端通过液态释氢回流管连通，所述液态释氢回流管设有液态释氢回流循环泵。

进一步地说，所述储氢罐体包括多个相互独立的分腔，每一分腔的一端设有储氢罐体液态输入管口且另一端设有储氢罐体液态输出管口，储氢罐体液态输入管口连接所述分腔输入管的一端，所述分腔输入管的另一端连接所述加氢催化单元；

储氢罐体液态输出管口连接所述分腔输出管的一端，所述分腔输出管的另一端连接释氢注入管，所述释氢注入管连接所述释氢催化单元；

所述分腔输入管设有分腔输入阀门，所述分腔输出管设有分腔输出阀门。

进一步地说，所述加氢催化单元包括液态加氢催化腔、氢气输入控制阀和氢气加注输入管，所述氢气加注输入管与所述液态加氢催化腔连接，所述氢气输入控制阀安装于所述氢气加注输入管。

进一步地说，所述释氢催化单元包括液态释氢催化腔、液态释氢管和释氢气体流量控制阀，所述液态释氢催化腔与液态释氢管连接，所述释氢气体流量控制阀安装于所述液态释氢管。

进一步地说，所述快速加放氢装备还包括释氢缓存单元，所述释氢缓存单元包括释氢缓存腔、氢气输出控制阀和氢气输出管，所述液态释氢催化腔通过所述液态释氢管与释氢缓存腔连通，所述释氢缓存腔与所述氢气输出管连接，所述氢气输出控制阀安装于所述氢气输出管。

进一步地说，所述液态加氢催化腔内填充液态加氢催化腔催化网，所述液态加氢催化腔催化网为多空网状结构。

进一步地说，所述液态释氢催化腔内填充液态释氢催化腔催化网，所述液态释氢催化腔催化网为多空网状结构。

进一步地说，所述液态加氢催化腔的外部设有液态加氢催化腔降温盘管。

进一步地说，所述液态释氢催化腔的外部设有液态释氢催化腔加热盘管。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型的有机液态介质存储的整体罐体内部进行密封分割，形成独立密封的有机液态介质存储空间，即采用整个罐体分腔结构，同时每个分腔对应加注和释放独立循环口，形成单片式独立有机液态介质单元，便于提升***在运动过程中的液态稳定性，便于根据应用需求扩大整体***的储氢容量。

2.本实用新型采用加氢和放氢分立式结构，外部单独采用对应的降温和升温功能结构进行降温和加热，同时控制部分同样为独立分离式控制，实现冷热分离结构，实现***的能耗降低。

3.本实用新型采用释氢时增加释氢缓存腔，其可以采用缓冲球状或柱状结构连接至放氢端，可实时实现液态储氢过程中氢气释放和液态氢压力的平衡，实现***的稳定控制。

4.本实用新型所采用的加放氢催化腔结构中整体为催化网结构，大幅提升催化剂和有机液态介质的接触催化效果，同时可大幅降低对催化材料的需求量，降低催化材料成本和提升***催化效率，为后续***成本的降低提供极大空间。

5.本实用新型分立式催化储放氢腔体结构，可实现储放氢同步功能，同时单片式分腔结构可根据各分腔内有机液态介质的氢浓度进行针对选择性的加注和释放，可大幅提升储放***的功能效率以及应用空间。

6.本实用新型有机液态介质分腔结构以及分离的储放循环***，可特定区域的进行氢气的储放应用，同时降低储氢规模效应控制不当带来的安全风险。

7.分腔及分离的储放***可充分利用各分腔内有机液态介质的储放能力，大幅提升各分腔内储放氢所需的有机液体储放氢的功能，从而大幅提升有机液态介质物质的有效利用率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图之一；

图2是本实用新型的结构示意图之二；

图3是本实用新型的液态加氢催化腔的结构示意图；

图4是本实用新型的液态加氢催化腔催化网的结构示意图；

图5是本实用新型的液态释氢催化腔的结构示意图；

图6是本实用新型的液态释氢催化腔催化网的结构示意图；

图7是本实用新型的液态加氢催化腔降温盘管的结构示意图；

图8是本实用新型的液态释氢催化腔加热盘管的结构示意图；各附图标记如下：

1 液态加注输入管；

2 液态加氢催化腔；

3 氢气输入控制阀；

4 氢气加注输入管；

5 储氢罐体液态输出管口；

6 液态加注循环泵；

7 分腔输出阀门；

8 分腔输出管；

9 分腔；

10储氢罐体；

11液态释氢注入循环泵；

12液态释氢催化腔；

13液态释氢回流管；

14释氢气体流量控制阀；

15释氢缓存腔；

16氢气输出控制阀；

17氢气输出管；

18液态释氢回流循环泵；

19储氢罐体液态输入管口；20分腔输入管；

21分腔输入阀门；

22液态加氢催化腔催化网；23液态释氢催化腔催化网；24液态加氢催化腔降温盘管；

25液态释氢催化腔加热盘管；

26液态释氢管；

27释氢注入管。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的优点及功效。本实用新型也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本实用新型所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。

实施例：一种有机液态快速加放氢装备，如图1到图8所示，整个***的结构和关系如图1至图4所示，整个产装备结构上主要包含有包括加氢催化单元、储氢罐体控制单元、释氢催化单元和释氢缓存单元。

用于氢气有机液态介质储存的储氢罐体10内部通过隔板结构进行独立密封隔离形成多个相互独立的分腔9，实现各分腔内部的储氢有机液态介质的独立加放使用，对应的整体储氢罐体10上下配置有液态储氢罐体输入管口19和储氢罐体液态输出管口5，用于后续对外提供液态输入输出，储氢分腔对应的每个管口配置有分腔输入阀门21和分腔输出阀门7，用于控制有机液态介质加放过程中的开关控制，实现独立分腔加放控制。每个分腔输入阀门连接有对应的分腔输入管20和每个分腔输出阀门连接有对应的分腔输出管8，用于加放氢过程中有机液态介质的输出输入。储氢罐体的分腔输出管连接释氢注入管27的一端，释氢注入管27的另一端连接液态释氢催化腔。对应管路上配置如图1和图2所示的液态加注循环泵6、液态释氢注入循环泵11和液态释氢回流循环泵18，用于加放氢过程中有机液态介质的循环，同时各多功能循环泵具备循环功能外还具有单向阀功能，用于各分离腔体在加氢循环和释氢循环过程中的独立运行功能。如示意图所示，上述各循环泵通过液态加注输入管1和液态释氢回流管13分别连接到液态加氢催化腔2和液态释氢催化腔12上，形成有机液态介质循环通过加放氢催化腔，进而注入回流到对应的分腔的内部。液态加氢催化腔2连接有氢气输入控制阀3，用于控制加氢流量和压力的控制，实现加氢过程的监控，氢气通过氢气输入控制阀上所连接的氢气加注输入管4进行加注输入。同样的，液态释氢催化腔12上连接有液态释氢管26，液态释氢管26上设有释氢气体流量控制阀14，用于实时监控释氢量的控制和反馈，同时释氢量可以反馈至液态释氢催化腔的加热***，用于调控加热温度进而达到释氢速录和释氢量的控制，释氢气体流量控制阀14连接至释氢缓存腔15用于所释放氢气的缓存和对外输出使用，其上配置有氢气输出控制阀16，用于匹配通过氢气输出管17对外部氢气使用流量的实时监控。

如图3和图4所示，液态加氢催化腔2和液态释氢催化腔12内部分别采用液态加氢催化腔催化网22和液态释氢催化腔催化网23，上述催化网皆为多孔网状结构，充满整个催化腔内部结构，实现有机液态介质和催化材料的充分接触，对应的，液态加氢催化腔外部配置有液态加氢催化腔降温盘管24和液态释氢催化腔外部配置有液态释氢催化腔加热盘管25，分别用于实现加氢催化过程多需要的低温降温功能以及和释氢催化过程中多需要液态释氢催化腔高温加热功能，通过快速降温和升温以及有机液态介质加放循环泵的流速控制进而可实现快速加放氢功能。

本实施例中，液态释氢回流管13与分腔的输入端的连接方式，既可以是液态释氢回流管与通过分腔输入管和分腔输入阀门(该分腔输入阀门可以为单向阀)连通进而与分腔连通；当然也可以是液态释氢回流管再通过其它另设的分管和阀门与分腔连通；同理，分腔的输出端与液态释氢回流管13的连接方式类似。

简言之，该装备的有机液态介质的循环过程如下：氢气和有机液态介质在液态加氢催化腔反应氢气被存储，之后经分腔输入管和分腔输入阀门进入分腔存储，当需要使用氢气时，在液态释氢注入循环泵的作用下驱动含氢气的有机液态介质经分分腔输出管和腔输出阀门进入液态释氢催化腔，被释放的氢气进入释氢缓存腔最终流出使用；同时，液态释氢催化腔内的有机液态介质会在液态释氢回流循环泵的作用下，经液态释氢回流管以及分腔输入管和分腔输入阀门进入对应的分腔直至该分腔内的氢气被释放完；之后有机液态介质在液态加注循环泵的作用下经液态加注输入管进入液态加氢催化腔进入下一个储氢过程，如此实现加氢和释氢过程的独立控制，以及实现有机液态介质的循环。

有机液态介质整体储氢罐体内部采用隔离分立式的分腔结构，每个分腔内部的有机液态介质处于独立存放形式，可进行独立的加放氢循环运作，每个独立腔体配置有独立的控制阀和管路，实现独立控制，便于各独立腔体内部储放氢浓度的控制，进而大幅提升***储放氢应用空间。

独立隔离的分腔结构，可以实现对应分腔内氢浓度的控制，进而达到各分腔内部释氢过程中氢压力的控制，降低***运作过程中的压力大幅变化带来的危险系数。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种有机液态快速加放氢装备，其特征在于：包括加氢催化单元、储氢罐体控制单元和释氢催化单元，所述储氢罐体控制单元包括储氢罐体，定义所述储氢罐体的两端分别为输入端和输出端，所述氢催化单元通过分腔输入管与所述储氢罐体的输入端连接，所述释氢催化单元通过分腔输出管和释氢注入管与所述储氢罐体的输出端连接，所述释氢注入管设有液态释氢注入循环泵；

所述储氢罐体的输出端通过液态加注输入管与加氢催化单元连通，所述液态加注输入管设有液态加注循环泵；

所述释氢催化单元的一端与所述储氢罐体的输入端通过液态释氢回流管连通，所述液态释氢回流管设有液态释氢回流循环泵。

2.根据权利要求1所述的有机液态快速加放氢装备，其特征在于：所述储氢罐体包括多个相互独立的分腔，每一分腔的一端设有储氢罐体液态输入管口且另一端设有储氢罐体液态输出管口，储氢罐体液态输入管口连接所述分腔输入管的一端，所述分腔输入管的另一端连接所述加氢催化单元；

储氢罐体液态输出管口连接所述分腔输出管的一端，所述分腔输出管的另一端连接释氢注入管，所述释氢注入管连接所述释氢催化单元；

所述分腔输入管设有分腔输入阀门，所述分腔输出管设有分腔输出阀门。

3.根据权利要求1所述的有机液态快速加放氢装备，其特征在于：所述加氢催化单元包括液态加氢催化腔、氢气输入控制阀和氢气加注输入管，所述氢气加注输入管与所述液态加氢催化腔连接，所述氢气输入控制阀安装于所述氢气加注输入管。

4.根据权利要求1所述的有机液态快速加放氢装备，其特征在于：所述释氢催化单元包括液态释氢催化腔、液态释氢管和释氢气体流量控制阀，所述液态释氢催化腔与液态释氢管连接，所述释氢气体流量控制阀安装于所述液态释氢管。

5.根据权利要求4所述的有机液态快速加放氢装备，其特征在于：所述快速加放氢装备还包括释氢缓存单元，所述释氢缓存单元包括释氢缓存腔、氢气输出控制阀和氢气输出管，所述液态释氢催化腔通过所述液态释氢管与释氢缓存腔连通，所述释氢缓存腔与所述氢气输出管连接，所述氢气输出控制阀安装于所述氢气输出管。

6.根据权利要求3所述的有机液态快速加放氢装备，其特征在于：所述液态加氢催化腔内填充液态加氢催化腔催化网，所述液态加氢催化腔催化网为多空网状结构。

7.根据权利要求4所述的有机液态快速加放氢装备，其特征在于：所述液态释氢催化腔内填充液态释氢催化腔催化网，所述液态释氢催化腔催化网为多空网状结构。

8.根据权利要求3所述的有机液态快速加放氢装备，其特征在于：所述液态加氢催化腔的外部设有液态加氢催化腔降温盘管。

9.根据权利要求4所述的有机液态快速加放氢装备，其特征在于：所述液态释氢催化腔的外部设有液态释氢催化腔加热盘管。