[发明专利]一种车载氢系统多功能组合阀以及应用其进行加氢和燃料电池的方法

说明书

一种适车载氢系统多功能组合阀以及应用其进行加氢和燃料电池的方法，其中组合阀包括：单向组件，过滤组件，减压组件，排空组件，安全卸压组件，组合阀还包括：加注端连接口，储氢端连接口，排空出口和出气口四个气路连接口，用于组合阀与储氢气瓶、加氢口及燃料电池三个模块的连接；压力传感器接口，其位于减压组件后，对系统气压进行监控。相对于传统的燃料电池车载氢系统的各个阀件的装配以及连接方式，组合阀具有更小的体积，约长180mm、宽50mm、高110mm，抗震性更好，方便拆装。此外，组合阀阀体全由316L不锈钢加工而成，具有较强的耐压性和氢气适应性，能长期工作于35MPa压力下，满足车载氢系统的使用要求。

技术领域

本发明属于氢能技术领域，具体涉及到应用于燃料电池车的车载氢系统多功能组合阀。

背景技术

近年来，在我国一系列政策的支持下，储氢加氢行业得到了迅猛发展，燃料电池汽车及其零部件逐步进入商业化推广阶段，同时对高效安全的车载储氢系统、加氢设备及相关零部件，提出了更高要求。目前车载氢系统是通过大量的管接头将各个阀件连接到一起，其中高压双卡套连接技术一直被国外高端品牌掌控，高昂的价格使得氢系统成本居高不下。此外，大量的使用管接头，在燃料电池车运行的恶劣条件下，对系统的气密性提出了更高的要求。为了解决这一问题，就要尽量减少管接头的使用，并减少零件重量以达到减轻运行过程中震动所带来的影响。

影响车载氢系统组合阀的主要因素有压力、减压比、流量、重量等。目前车载储氢压力等级较高，35MPa等级加注，最大工作压力应为38.5MPa，最大承压应为43.5MPa，因此要求组合阀能够承受高压氢气环境。

一般车辆对于车载氢系统要求的出口压力较低，一般在0.5-1.5MPa之间，这就要求组合阀可以稳定的达到系统要求的减压比。同时根据电堆的需要还对氢系统的出口流量有一定的要求。

由于车载氢系统在车上运行的特殊性，需要有一定的抗震动及抗冲击性，并且由于管路连接的特殊性，对于组合阀的重量也提出了较高的要求。

综上，急需研发一款集成程度高，且相对轻便的车载氢系统多功能组合阀来实现车载氢系统安全可靠的运行。

发明内容

本发明的目的在于解决上述工程技术需求，发明一种能解决这些问题的车载氢系统多功能组合阀。本发明的车载氢系统多功能组合阀包括：单向组件：用于抑制氢气回流，实现反向截流；过滤组件：用于对氢气进行过滤，确保氢气纯度；减压组件：用于调节出气口压力；排空组件：减压组件后端，用于使气体进入排空通路；安全卸压组件：置于排空组件支路后侧，用于释放管路中的氢气；组合阀还包括：加注端连接口，储氢端连接口，排空出口和出气口四个气路连接口，用于组合阀与储氢气瓶、加氢口及燃料电池三个模块的连接；压力传感器接口，其位于减压组件后，对系统气压进行监控。

进一步的，所述单向组件包括顶块，弹簧及密封圈。

进一步的，过滤组件中的滤芯为烧结滤芯，对来自加氢装置的气体进行过滤。

进一步的，减压组件为手动调节压力模式，排空组件为手动控制组件。

进一步的，组合阀阀体由316L不锈钢制成，可耐受35MPa压力。

另外，本发明还提供了一种应用车载氢系统多功能组合阀的加氢方法，包括如下步骤：(1)加氢枪的高压氢气通入加注端接口，氢气由加注端接口直接进入组合阀进气接口，单向组件能够对加入的氢气进行反向截流；(2)经过过滤组件对氢气进行过滤，在过滤组件中可根据具体要求更换相应的滤芯，来确保氢气的纯度符合相应的标准；(3)氢气通过储氢端接口进入储氢瓶进行储存。

此外，本发明还提供一种利用车载氢系统多功能组合阀的燃料电池工作方法，包括如下步骤：(1)从储氢端接口输入氢气，气体经过减压组件；(2)手动调节减压组件，达到出口压力要求后氢气流向出气口进入到燃料电池接口；(3)压力传感器置于减压组件后端，通过实时监控使用过程中的压力。