[发明专利]用于存储和供给压缩气体的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于存储和供给诸如来自各种灌装设备的压缩氢气之类的压缩气体的设备。本发明还涉及与这种设备相关的方法。

背景技术

一种常见的用于燃料加注站的替代是存储和供给压缩氢气。通常，这借助于将压缩氢气存储在一个或多个固定的存储罐中来实现，并且随后通过利用压差力的倾注方法——也称为级联灌注——来灌注车辆的燃料罐。这种解决方案被许多氢气燃料站使用。

使用级联灌注需要在存储罐中的一定的过压力，并且当灌注完成时，存储罐中的压力等于或高于车辆罐中的压力。因此，总有不能被利用的大量氢气剩余在存储罐中。存储效率的通常百分比为30％-60％，即，灌注所利用的存储气体在基于级联的灌注站中的相对量。这具有几个缺点：

1.因为总是需要存储比能够被转移至车辆多很多的氢气，该未被利用的氢气导致额外的安全风险。

2.存在与所需的该过量的存储容量相关的额外成本。

3.需要额外的空间。

4.由于存储压力、及由此所至的再灌注车辆时的可用性作为灌注的频率和量的函数而改变，因此灌注站的尺寸设定是困难且不精确的任务。

基于这些事实，明显需要一种用于存储和供给压缩气体的设备，其具有改进的存储效率，并且由此设有例如较小的气体存储罐。

发明内容

根据本发明的第一方面，公开了一种用于压缩气体的设备，所述设备包括至少一个用于气体的加压罐。所述设备还包括用于压力支持流体的缓冲罐，所述压力支持流体将被灌注到各加压罐的下部分中或从各加压罐的下部分排出，并且加压罐的下部分经由流体流动线路与缓冲罐连通以分别在加压和再灌注期间灌注和排出流体。

根据本发明的第二方面，公开了一种用于存储和供给压缩气体的设备。所述设备包括用于气体的存储罐、至少一个用于气体的加压罐、和用于压力支持流体的缓冲罐，所述压力支持流体将被灌注到存储罐的下部分和加压罐的下部分中或从存储罐的下部分和加压罐的下部分排出，并且存储罐和加压罐的下部分经由流体流动线路与缓冲罐连通以在从设备供给气体和在设备中压缩气体期间灌注流体，并且在加压罐的再灌注期间经由流动线路排出流体。

根据本发明的第三方面，公开了一种用于存储压缩气体的设备，所述设备包括用于气体的存储罐。所述设备还包括用于压力支持流体的缓冲罐，所述压力支持流体将被灌注到存储罐的下部分中或从存储罐的下部分排出，并且存储罐的下部分经由流体流动线路与缓冲罐连通以分别在从设备供给气体和向设备再灌注气体期间灌注和排出流体。

根据本发明的另一方面，公开了一种用于在设备中压缩气体的方法，所述设备包括至少一个用于气体的加压罐、和用于压力支持流体的缓冲罐，其中，加压罐的下部分经由流体流动线路与缓冲罐连通，所述方法包括：在加压和再灌注期间经由流体流动线路分别将流体灌注到各加压罐的下部分中或从各加压罐的下部分排出。

根据本发明的又一方面，公开了一种用于在设备中存储和供给压缩气体的方法，所述设备包括至少一个用于气体的存储罐、至少一个用于气体的加压罐、以及用于压力支持流体的缓冲罐，其中，存储罐的下部分和加压罐的下部分经由流体流动线路与缓冲罐连通，并且各加压罐的下部分经由流体流动线路与缓冲罐连通；并且在加压罐的再灌注期间经由流动线路将流体从各加压罐的下部分排出。

存储罐的下部分和加压罐的下部分能够有利地经由流体流动线路彼此连通以在存储罐与加压罐之间交换流体，但在加压罐中加压的气体能够经由使加压罐和存储罐彼此连通的气体流动线路移动到存储罐中，所述气体流动管道位于加压罐的上部分与存储罐的上部分之间。

因此，并且如上所述，详细说明了在供给和加压气体期间以及在将气体从加压罐移动到存储罐中的期间利用流体作为压力支持的构想。利用该解决方案，能够获得几乎100％的存储效率。另外，如所示，能够将压力支持特征与可选的压缩技术进行组合。对于较小存储尺寸的灌注设备及较(能量)高效的气体压缩而言，需要这些优点。

另外，该使用流体泵而非传统的机械气体压缩机的压缩技术具有改进的耐用性，从而使压缩技术非常好地适应灌注站应用的需求。

使用所述发明的又一优点是易于测量供应给最终用户的气体量。在存储罐中的压力支持流体的量的变化与供应给最终用户的气体量直接相关，并且昂贵的质量流量计能够替代为简单的、耐用的且便宜的方法，该方法利用在存储罐中的质量平衡、并且可能结合对通过流体泵的流量的监控。

从从属权利要求及下文的讨论，能够理解本发明的其他有利的实施方式。从属权利要求的特征也可应用至上述方法。