一种固态储氢加注设备及其加注方法

技术领域

本发明涉及储氢设备领域，特别是涉及一种固态储氢加注设备及其加注方法。

背景技术

由于社会的调整发展，清洁能源和可再生能源的需求已迫在眉睫，西方发达国家以及我国等许多国家，都提出了停止燃油车的生产和使用。氢能被称之为社会发展的终极能源，氢能经济以及氢能社会将是未来发展的必然，燃料电池发动机技术从上世纪五十年代在我国就开始进行研究和开发，现氢能发展还在一个初步市场化阶段。

氢燃料电池发动机的发展必然推动了对氢气使用要求的提高，在追求高效益、高速度、高环保等理念下，固态储氢应运而生，它集成储氢量大、储氢安全、低压运输等。相较于传统的气态储氢罐拥有更加优秀的实用性。

由于固态储氢在现有技术的桎梏下存在着加氢速度慢及加氢中产生热量过大导致加氢不充分，从以上观点研发出固态储氢专用加氢设备便是重中之重。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供了一种固态储氢加注设备及其加注方法，解决了上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种固态储氢加注设备，包括外壳，所述外壳内设有储氢装置，且所述外壳上安装有连通所述储氢装置的进氢口；所述外壳上装设有加注系统和散热系统；所述加注系统包括连通在所述储氢装置的加注管路，且所述外壳上安装有多个加注枪；所有所述加注枪连通所述加注管路；每一个所述加注枪上设有止挡阀；散热系统包括绕设于所述储氢装置上的冷却盘管，且所述外壳上安装有两个水路快接接口，两个所述水路快接接口连通所述冷却盘管；两个所述水路快接接口连通外部水管道；外壳内安装有控制盒，所述控制盒内设有控制器，所述外壳上安装有显示屏、按钮组件，且所述外壳内设有接线盒；所述控制器通过接线盒电连接显示屏、按钮组件和止挡阀。

进一步的改进技术方案，所述冷却盘管上安装有自吸泵；所述自吸泵通过接线盒连接控制器。

进一步的改进技术方案，所述冷却盘管上安装有用于存储和调节水量的膨胀水容器。

进一步的改进技术方案，所述冷却盘管上安装有温度传感器，所述温度传感器通过接线盒连接控制器。

进一步的改进技术方案，所述加注管路上安装有电控减压阀、数显压力表和流量计；所述电控减压阀、数显压力表和流量计共同连接控制器。

进一步的改进技术方案，所述储氢装置上安装有温度传感器，所述温度传感器通过连接线连接所述控制器。

进一步的改进技术方案，所述显示屏采用的是MCGS触摸屏；所述按钮组件包括连接控制器的加注按钮、置换按钮、停止按钮和急停按钮。

进一步的改进技术方案，所述控制器采用的是PLC。

进一步的改进技术方案，所述外壳上安装有散热风扇。

本发明还提供了一种固态储氢加注方法，使用如前述的固态储氢加注设备，步骤是：固态储氢加注设备中的储氢装置存储有氢气，并且使用散热系统进行散热，散热系统保证固态储氢加注设备的温度在0-60°之间；设备自身的温度传感器和冷却盘管上的温度传感器将温度信号实时传送到控制器内，进行实时监测；储氢装置中的氢气通过加注枪充入到车载储氢装置中，加注系统内的压力控制在0-5MPa；加注系统上的电控减压阀、数显压力表和流量计将检测到的信号实时传递到控制器中；加注过程中，车载储氢装置中的氢气压力达到5-8MPa。

与现有技术相比，本发明实现的有益效果：

1、本发明结构简单，使用方便，通过控制器、冷却系统与加注系统的配合，实现智能充装，通过可控电子减压阀完成更高精度的充装作业。

2、本发明中的储氢装置可以设计成模块化的产品，可以满足同时多种充装要求，还可以实现随时更换任何零部件及加注方式实现多场景多元化应用，同时，通过可循环式冷却液以及散热风扇实现多种环境温度下的实验要求。

3、本发明通过MCGS触摸屏及PLC减少多余操作步骤从而解决以前加注设备的繁杂操作性。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步详细说明本发明：

图1为本发明一种实施例的右侧结构示意图。

图2为本发明一种实施例的正面结构示意图。

图3为本发明一种实施例的内部结构示意图。

图4为本发明一种实施例的背面结构示意图。

图5为本发明一种实施例的左侧结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1-5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

如图1-5所示，本实施例公布了一种固态储氢加注设备，包括外壳，外壳内设有储氢装置。在本专利中，储氢装置采用的是储氢罐。外壳上安装有连通储氢装置的进氢口3。

外壳上装设有加注系统和散热系统。加注系统用于将储气罐内的氢气，并且依靠高压使得储气罐内的氢气转换为固态，实现固态储氢。

加注系统包括连通在储氢装置的加注管路，且外壳上安装有两个加注枪18、19。两个加注枪18、19连通加注管路，此外，每一个加注枪上设有止挡阀2。加注管路上安装有电控减压阀13、数显压力表12和流量计11。电控减压阀13、数显压力表12和流量计11共同连接控制器。

散热系统包括绕设于储氢罐上的冷却盘管，且外壳上安装有两个水路快接接口14，两个水路快接接口14连通冷却盘管，同时两个水路快接接口14连通外部水管道。外壳上安装有散热风扇1，进行散热，调节冷却盘管的温度。冷却盘管上安装有自吸泵15，自吸泵15通过接线盒连接控制器。冷却盘管上安装有用于存储和调节水量的膨胀水容器16。冷却盘管上安装有温度传感器17，温度传感器17通过接线盒连接控制器。另外，储气罐上安装有温度传感器，温度传感器通过连接线连接控制器。

外壳内安装有控制盒，控制盒内设有控制器10，外壳上安装有显示屏4、按钮组件，且外壳内设有接线盒9。控制器10通过接线盒9电连接显示屏4、按钮组件和止挡阀。在本实施例中，显示屏4采用的是MCGS触摸屏。按钮组件包括连接控制器的加注按钮5、置换按钮6、停止按钮7和急停按钮8。同时，外壳上设有电源开关21，用于外部电源和PLC及其各个功能单元的供电。外壳上门板，门板上有钥匙孔21。显示屏4、按钮组件可以安装在门板上。

在本实施例中，控制器采用的是PLC。

实施例2

一种固态储氢加注方法，使用如前述的固态储氢加注设备，步骤是：固态储氢加注设备中的储氢装置存储有氢气，并且使用散热系统进行散热，散热系统保证固态储氢加注设备的温度在0-60°之间；设备自身的温度传感器和冷却盘管上的温度传感器将温度信号实时传送到控制器内，进行实时监测；储氢装置中的氢气通过加注枪充入到车载储氢装置中，加注系统内的压力控制在0-5MPa；加注系统上的电控减压阀、数显压力表和流量计将检测到的信号实时传递到控制器中；加注过程中，车载储氢装置中的氢气压力达到5-8MPa。

本发明中的PLC与MCGS触摸屏通过传感器参数控制系统，实现全自动的固态储氢加注。

本发明的加注使用硬性钢管连接并加装流量计，数显压力表、电控减压阀。本发明实现实时调整减压阀来进行加注作业时的压力调控，并外接两种型号加注枪口实现多种固态储氢之间加注的实用性。

本发明通过温度传感器参数的实时变化，由PLC分析数据来实现散热风扇的转速调节将冷却液的温度保持在一个最佳状态。并通过电控系统实现对温度的多段调节来应对不同环境下的各种情况。

本发明中的储氢装置可以设计成模块化的产品，可以满足同时多种充装要求，还可以实现随时更换任何零部件及加注方式实现多场景多元化应用，同时，通过可循环式冷却液以及散热风扇实现多种环境温度下的实验要求。

本发明通过MCGS触摸屏及PLC减少多余操作步骤从而解决以前加注设备的繁杂操作性。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。