[发明专利]异形蜂巢式氢气高压储运装置及其制造方法

说明书

本申请公开了一种异形蜂巢式氢气高压储运装置及其制造方法，装置包括一储气结构，所述储气结构包括外部壳体，所述外部壳体围绕形成内心空腔，所述内心空腔中形成有交错相连的桁架筋条，所述桁架筋条将所述内心空腔分隔为多个独立腔室，所述独立腔室至少与一个与其相邻的所述独立腔室连通。本发明相同容积和储氢质量情况下，重量仅为传统金属储气罐的30%~40%，成本仅为全碳纤维缠绕储气罐的60%。

技术领域

本申请涉及氢气高压储运结构单元，特别涉及一种异形蜂巢式氢气高压储运装置及其制造方法。

背景技术

2019年，氢能产业形成了以北上广为中心的京津冀、长三角、珠三角等 主要产业集群。目前已进入产业规模示范阶段，未来将探索商业化运行。

现阶段氢能发展的根本问题在于储运环节发展滞后。氢气体积能量密度极低，且极易燃爆，将分散在各地的氢气高效配送到加氢站并保证分布式使用（如氢能源汽车、分布式氢能供电等）安全可靠，因此提高储运效率和氢气品质是氢能产业规模化发展的重大瓶颈，安全、高效、廉价的储运氢技术将成为实现氢能商业化应用的关键。

高压气态储氢罐是目前工业上主流的移动式储运氢装置，乘用车车载储氢罐一般储存6kg左右的高压氢气，保证行驶里程（600km），储氢罐的体积和重量将分别在240L和130kg左右，国外储氢压力70MPa，国内35MPa，且多采用金属材料，效率低下，体积庞大，重量惊人，成本极高，只能用于公交车和货车等大型车辆。国外储氢罐一般使用金属内胆加碳纤维缠绕的结构，预计乘用车高压储氢瓶成本5~6万元，其中碳纤维材料的成本约为60~70%。日本是全球最大的碳纤维出口国，全球市场占有率超过95%，日系氢燃料电池车具备成本优势。在强烈依赖碳纤维进口的情况下，我国高压氢气储气装置成本一直居高不下，高压储运装置及制造技术的发展已成为约束我国氢能源普及及范围应用的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异形蜂巢式氢气高压储运装置及其制造方法，实现氢气的高压储运。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

本申请实施例公开了一种异形蜂巢式氢气高压储运装置，包括一储气结构，所述储气结构包括外部壳体，所述外部壳体围绕形成内心空腔，所述内心空腔中形成有交错相连的桁架筋条，所述桁架筋条将所述内心空腔分隔为多个独立腔室，所述独立腔室至少与一个与其相邻的所述独立腔室连通。

相应的还公开了一种异形蜂巢式氢气高压储运装置的制造方法，依次包括如下步骤：

S1 确定所述外部壳体形状；

S2 采用软件设计所述桁架筋条形状；

S3 采用3D打印剖分软件进行等厚或非等厚分层，并设置至少三组定位装置；

S4 采用激光雕刻、精密铣削或化学蚀刻逐层加工；

S5 根据数模顺序依次堆叠、装配定位；

S6 采用扩散焊设备在真空度为5×10^-4Pa、压力为6MPa、温度为460-520℃、保温保压2小时条件下进行一次焊合成形，随炉冷却至200℃后取出自然冷却至室温；

S7 焊接所述外部壳体两侧封头结构连接充气口以及出气口。

优选的，在上述的异形蜂巢式氢气高压储运装置的制造方法中，步骤S3中，分层层数由所述独立腔室所处水平面数决定。

优选的，在上述的异形蜂巢式氢气高压储运装置的制造方法中，步骤S7中，所述封头结构设置有压力传感器以及温度传感器。