[发明专利]一种基于压差提高压力容器单位体积储存容量的方法

说明书

本发明公开了一种基于压差提高压力容器单位体积储存容量的方法，典型应用包括双层瓶和三层瓶，以双层瓶为例，储存方法包括如下步骤：步骤1：双层瓶的充气时先充瓶体内腔或同时充内外瓶；步骤2：然后氢气从内腔进入外腔继续充气到内外腔压力相等；步骤3：之后再继续向内腔充气，当内腔压力与外腔之间的压差达到相同或某一特定值时，充气完成；步骤4：放气使用时，先将内腔气体向外输出，当内腔压力降低到与外腔压力相同时，气体排放。外层储存空间与容器外部之间的压差等于内储存层和外储存层之间的压差，瓶体材料的承压能力无需额外增加，使内储存层可以承受更高压力从而储存更多高压气体。

技术领域

本发明涉及压力容器技术领域，尤其涉及一种基于压差提高压力容器单位体积储存容量的方法。

背景技术

在瓶体材料强度确定的情况下，提高单位体积储存容量对压力容器的研发非常关键。例如，环保清洁的新型能源氢燃料电池汽车的供氢系统中的储氢瓶就有很高的单位体积储存容量要求。储氢瓶是氢燃料电池汽车供氢系统的主要部件，一般固定在道路车辆上，用于氢燃料储存并可重复充装，通常要求其承载压力的能力高、质量轻和储氢能力大。类似地，其它种类的压力容器一般也要求在确定制造材料的情况下尽可能提高单位体积储存容量。

现有压力容器想要增加单位体积内的气体储存量，如果容器体积一定，就需要提高瓶体承受的压力，这对压力容器材质及密封等有很高的要求；如果压力不变，增大容器的大小可以增加储储存量，但是不能增加单位体积的储藏量。对于一些对压力容器大小有限制的情况，比如车载储氢瓶等，为了增加单位体积储存容量，现有方法就是不断改进容器材料性质，增加其本身的强度。以储氢瓶瓶体为例，其材料就从金属纤维缠绕体发展到非金属全纤维缠绕体，内压从35兆帕增加到了70兆帕。如果想通过提升压力进一步提高单位体积储存量，瓶体材料将难以承受更高的压力。由此可见，在瓶体大小和材料强度一定的情况下增加压力容器储存量是高压容器研制需要解决的关键技术点。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种基于压差提高压力容器单位体积储存容量的方法。基于材料的承载能力与其工作时的静水应力状态无关。根据该原理，对于压力容器，压差越大，瓶体的承压越大，越容易被破坏。因此，可以通过结构设计提升容器的内部压力同时将瓶体的压差控制在某个值。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于压差提高压力容器单位体积储存容量的方法，典型的包括双层瓶(内外腔瓶体)或多层瓶，双层瓶储存容量的方法包括如下步骤：

步骤1：双层瓶的充气时先充瓶体内腔或同时充内外瓶；

步骤2：然后氢气从内腔进入外腔继续充气到内外腔压力相等；

步骤3：之后再继续向内腔充气，当内腔压力与外腔之间的压差达到相同或某一特定值时，充气完成；

步骤4：放气使用时，先将内腔气体向外输出，当内腔压力降低到与外腔压力相同时，气体排放有两种方式：

1)外腔气体补充进入内腔，使内腔继续向外放气；

2)内外腔同时放气。

优选的，所述步骤1内腔充到的压力为35Mpa。

优选的，所述步骤1内外腔压力相等时压力为35Mpa。

优选的，所述步骤3内腔压力与外腔之间的压差为35Mpa。

优选的，所述双层瓶为2至3层，所述双层瓶内层承受压力高于外层承受的压力，每层储存空间之间的压差相同或为某一特定值；为了控制外层与外界环境之间、内外层之间形成压差，内外层之间连接组合阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：