[发明专利]用于显示排放极限点的一体形成在高压容器的内部和外部衬里中的应变计

说明书

发明领域

本发明通常涉及一种高压容器，并且，更特别地，涉及包括具有第一应变计的外部纤维复合层和具有第二应力计的内部衬里层的高压容器，其中第一和第二应变计确定内部衬里层开始收缩并与外部层分离的位置的压力。

背景技术

由于氢是清洁的并能够用于在燃料电池中有效产生电力，因此其是一种非常具有吸引力的燃料。汽车工业在氢燃料电池系统作为车辆能源的研发花费了显著的资源。这种车辆与今天的采用内燃机的车辆相比，会更有效并产生较少的排放物。

通常氢气存储在位于车辆上的高压下的压缩气体容器中，用于为燃料电池系统提供必要的氢。压缩容器中的压力可以为700bar或更高。在一个已知的设计中，压缩容器包括为氢气提供气密密封的内部塑料衬里，和提供容器结构完整性的外部碳纤维复合层。典型地，提供至少一个压力调整器用于将容器内的氢气压力减小到适合燃料电池系统的压力。

如果容器中的压力降到某一特定值以下，那么内部衬里层可能开始收缩并与外部层分离。这种分离能够导致内部衬里损坏和丧失密封性，并因此是必须避免的。现行的避免这种分离的解决方法是保持容器内部足够高的压力从而阻止内部衬里层的收缩。对于现有的容器设计，容器内必须保持最小20bar的压力以避免内部衬里层收缩并与外部结构层分离

在容器中提供压力传感器，以提供对容器中的压力的测量。由于用于这些类型容器中的压力传感器必须提供超过大约1000bar范围的相当精确压力测量，且这些压力传感器必须相对便宜，它们通常具有大约1.5％的精确度，其提供大约+/-15bar的精确度。进而，考虑到传感器布线在容器可能会遇到的整个温度范围内的测量要求典型地提供了+/-35bar的测量精确度，其被增加了20bar以提供期望的安全裕度。因而，必须在容器压力传感器的读数大约为55bar时停止从容器中排放氢，导致容器中大约5％的氢气不能用于车辆的运行。

发明内容

根据本发明的教导，已经公开了高压容器，其特别用于在车辆上储存用于燃料电池系统的氢气。容器包括气密内部衬里层和外部纤维束复合结构层。第一应变计设置在外部层内以及第二应变计设置在内部衬里层内，两个都接近层之间的过渡区。应变计相对于彼此校准以确定内部衬里层开始收缩并与外部复合层分离的位置的压力。

解决方案1：一种高压容器组件，包括：

外部结构层；

内部衬里层，位于外部结构层内，并且提供气密环境；

设置在外部结构层内的第一应变计；以及

设置在内部衬里层内的第二应变计，所述第一和第二应变计确定分离点，在该分离点由于低压下内部衬里层的收缩导致内部衬里层与外部结构层分离。

解决方案2：根据解决方案1的容器组件，其中外部层包括构造在层压树脂内的平行的纤维列。

解决方案3：根据解决方案2的容器组件，其中第一应变计位于树脂中的两行平行的纤维列之间。

解决方案4：根据解决方案2的容器组件，其中第一应变计的长度与纤维的长度垂直。

解决方案5：根据解决方案2的容器组件，其中纤维是碳纤维。

解决方案6：根据解决方案1的容器组件，其中第一和第二应变计接近结构层和内部衬里层之间的过渡区定位。

解决方案7：根据解决方案1的容器组件，其中第一和第二应变计具有大约30厘米的长度。

解决方案8：根据解决方案1的容器组件，其中内部衬里层为塑料层。

解决方案9：根据解决方案1的容器组件，其中每个第一应变计和第二应变计都包括一对电线，其中电线电连接到惠斯登电桥，其确定第一和第二应变计之间的平衡。

解决方案10：根据解决方案1的容器组件，其中容器组件是氢气容器组件。

解决方案11：根据解决方案10的容器组件，其中容器组件是车辆上的燃料电池系统的一部分。

解决方案12：一种用于储存氢气的高压容器组件，所述容器组件包括：

外部结构层，包括构造在层压树脂中的平行的纤维列；

内部塑料衬里层，位于外部结构层内并提供用于储备氢气的气密环境；

第一应变计，位于外部结构层内、树脂内的两行平行的纤维列之间，其中第一应变计的长度与纤维的长度垂直；以及

第二应变计，模制在内部塑料衬里层内，所述第一和第二应变计确定分离点，在分离点由于低压下内部衬里层的收缩导致内部衬里层与外部结构层分离。

解决方案13：根据解决方案12的容器组件，其中纤维是碳纤维。