[发明专利]利用液氮冷量降低液氢储罐蒸发率的装置及方法

说明书

本发明公开了利用液氮冷量降低液氢储罐蒸发率的装置及方法，包括液氢储罐、液氮储罐、仪表用气，其中液氢储罐包括液氢储罐內罐和液氢储罐外罐，液氢储罐內罐和液氢储罐外罐之间设置有高真空多层绝热层，液氮储罐与仪表用气通过液氮排液管连接，液氢储罐外罐的外侧壁从上到下盘绕连接有液氮排管，液氮排管的两端分别与仪表用气和液氮排液管连接，液氮从液氮储罐进入液氮排液管，再通过液氮排管流入仪表用气；液氮在液氮排管中的温度在‑150℃以下。本发明能有效的减少液氢储罐的传热温，差达到降低液氢储罐的自然蒸发率的效果。

技术领域

本发明涉及液氢储运领域，具体涉及利用液氮冷量降低液氢储罐蒸发率的装置及方法。

背景技术

氢气是公认的清洁能源，氢燃料汽车是公认的环保汽车，是未来汽车发展的大方向，而氢(包括高压氢、液氢)燃料的储运又是发展氢燃料汽车的重要环节。

随着氢燃料汽车的不断发展，市场对氢气的需求量会越来越大。在氢气利用过程中，氢气(含高压氢、液氢)的储运是氢气利用的重要环节。氢气的物理储运方式主要包括高压氢储运和液氢储运等，但无论采取何种方式储运，都有对储运安全性和储运成本等基本要求。与常温高压氢气储运相比，液氢储运具有单位体积储量大、储运压力低、储运安全和储运成本低等优势。随着液氢储运关键技术(如降低液氢储罐日蒸发率)的解决，液氢储运将成为未来氢气储运的主要方式。

与液氮相比，液氢具有单位体积的密度和气化潜热小的特性。该特性使其在储存容积、储罐结构等相同条件下较、液氮更易吸热气化蒸发。液氢工厂和液氢汽车加气站中经常使用液氢储罐，但是现有的液氢储罐在使用的过程中其蒸发率较高，不仅会影响使用效率，增加能耗，还需要较高的成本，不便于长期使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的液氢储罐在使用的过程中液氢储罐的蒸发率较高，并且成本和使用效率均较差，不便于长期使用，目的在于提供利用液氮冷量降低液氢储罐蒸发率的装置及方法，解决液氢储罐的使用的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

利用液氮冷量降低液氢储罐蒸发率的装置及方法，包括液氢储罐、液氮储罐、仪表用气，其中液氢储罐包括液氢储罐內罐和液氢储罐外罐，液氢储罐內罐和液氢储罐外罐之间设置有高真空多层绝热层，液氮储罐与仪表用气通过液氮排液管连接，液氢储罐外罐的外侧壁从上到下盘绕连接有液氮排管，液氮排管的两端分别与仪表用气和液氮排液管连接，液氮从液氮储罐进入液氮排液管，再通过液氮排管流入仪表用气；

液氮在液氮排管中的温度在-150℃以下。

进一步的，本装置在使用时，通过液氮储罐提供液氮，液氮通过液氮排液管以及液氮排管在液氢储罐外罐的外壁上流动，在流动的过程中降低液氢储罐外罐的温度，汽化的氮气流入仪表用气中进行使用。

影响液氢储罐日蒸发率的因素包括热传导和热辐射。热传导和热辐射量越大，储罐的日蒸发率就越大。

在储罐热传导中，主要包括储罐(储罐结构尺寸、储罐支撑结构与材料及接管尺寸等)结构、绝热材料性能、绝热厚度、及热传导温差等。对真空绝热液氢储罐，储罐热传导还与储罐真空性能有关。

液氢储罐热传导方程Q＝KF△t表明：

液氢储罐热传导传热量Q与传热系数K、传热面积F、传热温差△t成正比。在储罐结构等一定后，减小传热温差△t可有效减少液氢储罐热传导传热量Q，从而有效降低液氢储罐日蒸发率。