[发明专利]车用氢燃料的冷却加注方法

说明书

技术领域

本发明属车用气体燃料加注技术领域，涉及一种车用氢燃料的加注方法，尤其涉及一种加注速度快、使用安全性高的车用氢燃料的冷却加注方法。

背景技术

燃料电池汽车因其能源利用效率高、污染物零排放等优点，是21世纪最理想、最有可能成为传统能源汽车的升级换代替产品。加氢站是燃料电池汽车的重要的配套基础设施，加氢站的建立将会极大的推进燃料电池汽车的推广使用。

加氢站加氢方式可分为两种：气氢加注站和液氢加注站。液氢加注站建设规模大，且液氢的挥发渗透强，损耗大，故目前仍处于实验或示范项目阶段。通用的气氢加注站主要分为三部分：氢气源、加压储氢装置、加注计量装置。工作流程为将来自氢气源的气态氢气，压缩储存在储氢装置内，需要时再通过压缩机二次压缩、将氢气加压至汽车气瓶所需要的压力后，再经加注计量装置，加注到汽车车载气瓶中。以上加注流程基本上可以满足35MPa压力的汽车加注时间要求，但是对于70MPa容量的汽车，由于加注压力远高于35MPa的压力，在给车载气瓶加注过程中高速气流将造成氢气温度急剧升高，存在严重的安全隐患，车载气瓶的寿命也受到了很大影响。

但是随着气氢技术的推广、车辆的增多，要求更高的气瓶充装压力，如70MPa压力的气瓶将提供更多的续航里程，70MPa超高压的气瓶的应用将越来越广，为了降低加注时间，提高氢气加注流速和加注压力，将会导致车载气瓶温度的急剧增高，同时将大大增加安全隐患。从加注过程中安全操作考虑，为了避免气瓶内氢气温度过高，通常采用加注、冷却、再加注、再冷却交替进行方法，即加注升温后暂停一段时间，使气瓶温度降低，然后再次加注，再次暂停加注，冷却降温。这样使得整个加注过程耗时很长。

发明内容

本发明的目的是提供一种加注速度快、使用安全性高的车用氢燃料的冷却加注方法，克服现有技术将气氢通过压缩机加压后，直接加注到车载气瓶中加注方式造成的快速加注过程中导致温度过高、安全性降低和加注时间过长的不足。

为了达到上述目的，采用的技术方案是：车用氢燃料的冷却加注方法，其特征在于依次包括下述步骤：

(1)来自氢气源1的氢气经氢气压缩机2压缩升温；

(2)然后经冷却换热装置冷却降温；

(3)最后加注计量装置的加注枪与车载氢气瓶连接，加注到车载氢气瓶中完成加注。

所述步骤(2)冷却降温方法为，氢气压缩机的出口依次与置于冷却换热装置内的换热管路、以及后续的流量计、压力传感器、温度传感器、第三阀门、加注枪串联连接，构成工作管路；制冷压缩机、缓冲罐、交换介质储罐、第一阀门、冷却管路、第二阀门、制冷压缩机依次串联连接，构成冷却循环回路，通过冷却换热装置内的换热管路与冷却管路热交换，实现换热管路中压缩氢气冷却降温。

所述交换介质储罐中交换介质是体积比为1∶1的乙二醇和水混合物。

步骤(3)中所述加注枪带红外通讯探测装置，为市售WEH-TK 17IR型加注枪

本发明的积极效果是：在加装冷却换热装置后，来自储氢装置氢气压缩机的压缩气体，在经过冷却换热装置冷却后，氢气被冷却到合适的低温状态(通常会被降低到零下20度)，再经过加注计量装置，加注到车载气瓶中，既可改善气瓶的高温状态，又可满足车辆快速加注需求，最重要的是可将气瓶温度控制在安全装填状况下，最大程度确保车辆加注过程的安全性。经过实验及试运营情况证明，氢气充装时间短，安全稳定效果很好。不仅适用于35MPa压力车载气瓶的氢气加注，也适用于70MPa压力车载气瓶的氢气加注。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明进一步说明：

图1是本发明冷却加注方法流程示意图。

图中，1-氢气源；2-压缩机；3-第一阀门；4-交换介质储罐；5-缓冲罐；6-制冷压缩机；7-第二阀门；8-流量计；9-压力传感器；10-温度传感器；11-冷却管路；12-换热管路；13-第三阀门；14-带红外通讯的加注枪。

具体实施方式

图1为本发明冷却加注方法流程示意图，由图示可见，车用氢燃料的冷却加注方法，其特征在于依次包括下述步骤：

(1)来自氢气源1的氢气经氢气压缩机2压缩升温；

(2)然后经冷却换热装置冷却降温；

(3)最后加注计量装置的加注枪14与车载氢气瓶连接，加注到车载氢气瓶中完成加注。