[发明专利]车载高压储氢瓶用一体式瓶阀

说明书

技术领域

本发明属于新能源技术领域，涉及高压储氢气瓶用一体式瓶阀，特别是适合于70MPa以上储氢气瓶的主阀。

背景技术

人类主要能源利用形式的重大转变一方面有力地促进了人类经济社会的大发展，同时也对人类赖以生存的环境产生重要影响。在石油资源日趋紧缺和环境污染日趋严重的双重压力下，迫使人们不断追求能源利用效率的最大化和排放的最小化。由于低碳燃料的高能效、低排放等特点，气态燃料在不久的将来必将会占有越来越重要的地位，从液化石油气、煤气化合成气、天然气，最终发展到氢气，氢能作为一种高效、清洁、可持续的“无碳”能源未来必将会成为一种重要的二次能源，在未来的能源结构中将占有重要地位。

氢作为一种重要的二次能源，特别适合用于移动式动力能源，如车载能源，正是因为如此，国内外关于氢燃料汽车的研究受到了高度关注，特别是燃料电池汽车。由于氢是世界上最轻的物质，其存储密度很难与其它物质相比，氢的高密度储存已经成为了世界性的难题。目前乃至今后相当长的时间内，氢气的高压存储仍然是一种主要方式，氢气的存储密度与存储压力直接相关。为加速推进氢燃料电池汽车的商业化进程，将储氢压力提到更高的压力(如70MPa)可以大大提高燃料电池汽车的续驶里程。然而储存压力提高不仅对高压储氢容器的技术水平提出了很高的要求，而且对一体式瓶阀也提出了很大挑战。

车载储氢瓶的瓶阀不同于非车载情况下的瓶阀，它的特点应体现在安全性高、集成度高以及监控性复杂等。在现行研制的燃料电池汽车中，如果采用国产瓶组，则储氢瓶的瓶阀往往只安装一个气瓶阀，然后再通过组装相应功能的单体阀件、元器件、高压管路及控制器件等对高压氢气进行输送与监控，是一个分列式布置的供气系统，其安全性和可靠性低；如果采用进口瓶组，则瓶阀采用的是一体式组合瓶阀，目前主要应用的是加拿大的Dynetek公司生产的高压车载储氢瓶组。其一体式瓶阀集成了电磁阀、安全阀(PRD)、手动截止阀以及温度/压力传感器等部件，相比分列式的供气系统而言，其安全性、可靠性大大提高。但此类一体式瓶阀内采用的是高压电磁阀，这不仅使得后续供氢管路系统承受与瓶内相同的压力，而且随着储存压力的提高，对电磁阀的技术提出了很高要求，一方面要提供足够高的电磁力，另一方面要控制电磁阀的体积和温升效应，这是非常困难的，特别是对于储存压力达到70MPa时，这种设计方案不可取。

针对此类一体式瓶阀对后续供氢管路系统承受与瓶内相同压力的不足，徐焕恩提出了在阀体外部再组合一个减压阀的设计思路(专利“高压储氢瓶组合阀”申请号：200710175495.1)。虽然对后续管路的压力起到减压作用，但其实质上只是将车载供氢管路中的减压阀前置，并集成于阀体上，瓶阀仍然需要高压电磁阀。

发明内容

本发明的目的在于提出一种不需要高压电磁阀且具有减压功能的一体式高压储氢瓶阀。

本发明采用技术方案及工作原理如下所述：

该一体式瓶阀由下面多个部件组成，减压调节阀通过阀体接口、气道与电磁阀(该电磁阀为电磁阀与单向阀的组合阀)相连，构成供气通道；充气单向阀与阀体接口及进气通道相连，构成充气通道；安全阀(过压释放装置和过温释放装置)与阀体接口、泄气口以及连通气道相连，构成过压、过温安全泄气通道；手动截止阀与阀体接口、泄气口以及连通气道相连，构成应急手动放气通道；压力传感器与阀体接口、连通气道相连，形成压力在线检测通道；温度传感器通过接线柱与阀体气道相连，引线通过接线柱引出阀体，形成温度在线检测通道。

一种车载高压储氢气瓶用一体式瓶阀，该瓶阀是集减压调节、电磁开关、安全泄压(过压泄气和过温泄气)、单向充气、手动应急泄压以及温度/压力传感多功能于一体的组合式阀件。

瓶内高压氢气首先通过内置式减压阀件将压力减至设定压力，然后减压后的氢气通过电磁阀进入供氢管路。

该电磁阀不必是高压电磁阀，一般只需在几个MPa甚至更低压力下能够开关的电磁阀就可以了。该电磁阀为一内置式电磁阀，由电磁线圈、定磁芯、弹簧以及单向阀组成。定磁芯一端装有弹簧，并置于电磁线圈内，定磁芯的另一端连接于单向阀。

所述的瓶内氢气的输出顺序，该一体式瓶阀的向外输气气道是独立的，不能与一体式阀中的其它高压气道共用。