本發(fā)明涉及氫能車輛液氫加注，具體為一種氣枕加壓的過冷液氫快速加氫系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、氫能具有“高效清潔的二次能源、靈活智慧的能源載體、綠色低碳的工業(yè)原料”三重特點，逐步構(gòu)建在交通、儲能、發(fā)電、工業(yè)等領(lǐng)域的多元化應用場景，被認為是實現(xiàn)碳中和的技術(shù)手段。在國家“雙碳”背景下，氫能產(chǎn)業(yè)正如雨后春筍般蓬勃發(fā)展。目前氫能應用主要采用35mpa(密度25kg/m3)和70mpa密度41kg/m3)高壓氫氣模式，由于其超高壓力，存在一定的安全隱患。同時由于高壓氫氣的運輸效率低，在很大程度上制約了氫能的進一步發(fā)展。

2、液氫(標態(tài)密度70kg/m3)因其密度大，使用壓力低，將稱為氫能廣泛應用到一定階段的必然選擇。目前國外已有1/3以上的加氫站采用液氫工藝，國內(nèi)民用液氫技術(shù)起步較晚，后續(xù)液氫加氫站將隨著氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展逐漸占據(jù)較大的市場份額。

3、中國發(fā)明專利cn118517633a《一種過冷液氫加注系統(tǒng)及方法》提出一種過冷液氫加注系統(tǒng)，包括增壓單元、第一儲罐、第一增壓閥、二次過冷閥和第一換熱器，第一儲罐內(nèi)的一部分液氫由增壓單元增壓后，通過第一增壓閥進入至第一換熱器內(nèi)的第一換熱側(cè)，另一部分液氫依次經(jīng)過二次過冷閥進入至第一換熱器的第二換熱側(cè)進行換熱，第二換熱側(cè)的液氫為第一換熱側(cè)內(nèi)的液氫進行降溫，并使在第一換熱器的第一換熱側(cè)內(nèi)形成過冷液氫從加注管道輸送至外部，形成的過冷液氫能夠儲存更長時間，且在輸送使用時不容易出現(xiàn)汽化。該專利單獨儲罐作為增壓單位，流程較復雜，且容易發(fā)生超壓事故。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種氣枕加壓的過冷液氫快速加氫系統(tǒng)，包括液氫儲罐、出液控制閥、氣相控制閥、增壓液氫控制閥、液氫加注中間罐、中間罐出液控制閥、低溫質(zhì)量流量計、預冷控制閥、快速加注控制閥、加注接頭、液氫儲罐傳感器、壓力控制閥組，還包括快速增壓單元、快速增壓控制閥、過冷液氫車載儲氫器；

2、所述液氫儲罐上設置有兩路相互獨立的液相出口，其中一路通過增壓液氫控制閥連接至快速增壓單元的進口相連后經(jīng)由快速增壓控制閥與液氫加注中間罐相連接；另一路通過出液控制閥連接至液氫加注中間罐的液相；

3、所述低溫質(zhì)量流量計上設置有兩路出口，其中一路通過中間罐出液控制閥以及預冷控制閥與液氫加注中間罐的氣相相連，經(jīng)由氣相控制閥連接至液氫儲罐，另一路經(jīng)由快速加注控制閥、加注接頭與過冷液氫車載儲氫器進口相連；

4、所述液氫儲罐傳感器連接至液氫儲罐；所述液氫儲罐與壓力控制閥組相連，用于防止儲罐超壓。

5、進一步地，所述液氫儲罐以及液氫加注中間罐均為真空多層纏繞結(jié)構(gòu)。

6、進一步地，所述快速增壓單元具體包括：快速增壓器、快速增壓氫氣泵、快速增壓蓄能器。

7、進一步地，所述壓力控制閥組具體包括：液氫儲罐安全閥組、液氫儲罐放空根部閥、液氫儲罐手動放空閥、儲罐自動放空控制閥；當發(fā)生儲罐超壓時，首先自動開啟儲罐自動放空控制閥，然后開啟液氫儲罐手動放空閥以及液氫儲罐放空根部閥，最后開啟液氫儲罐安全閥組。

8、進一步地，所述液氫儲罐傳感器存在多個，具體包括：液氫儲罐壓力傳感器、液氫儲罐溫度傳感器、液氫儲罐液位傳感器。

9、進一步地，還包括安全組件，所述安全組件與壓力控制閥組相連，所述安全組件具體包括：放空低溫氫氣加熱器、氫氣放散塔、氫氣阻火器。

10、進一步地，還包括上位控制機，所述上位控制機用于控制過冷液氫快速加氫系統(tǒng)進行液氫加注。

11、一種氣枕加壓的過冷液氫快速加氫方法，包括以下步驟：s1.上位控制機發(fā)送加注信號，開啟增壓液氫控制閥，液氫進入快速增壓器氣化成氣體，經(jīng)快速增壓氫氣泵加壓后進入液氫加注中間罐，形成氣枕，增加液氫加注中間罐壓力，同時提高液氫加注中間罐內(nèi)液氫的過冷度；s2.開啟中間罐出液控制閥與預冷控制閥，對低溫質(zhì)量流量計進行預冷；s3.對過冷液氫車載儲氫器進行加注。

12、進一步地，所述s3步驟中在進行加注時，對過冷液氫車載儲氫器中的bog進行冷凝，降低加注過程中的液氫損失。

13、進一步地，所述過冷液氫車載儲氫器中壓力范圍為：1.6-2.0mpa。

14、本發(fā)明提供了一種氣枕加壓的過冷液氫快速加氫系統(tǒng)及方法，具有以下有益效果：

15、本發(fā)明采用液氫作為能量載體，采用液氫快速增壓器，在接收到加注信號后快速將液氫儲罐內(nèi)的液體氣化，對加注中間罐形成氣枕，增加加注中間罐壓力的同時增大加注中間罐內(nèi)液氫的過冷度，可以實現(xiàn)液氫的快速加注。氣枕加壓技術(shù)不需要液氫泵等動設備，系統(tǒng)運行穩(wěn)定性提高。另一方面，由于設置了車載過冷液氫鋼瓶，加注到車載過冷液氫鋼瓶的過冷液氫可以將車載鋼瓶內(nèi)bog氣體進行冷凝，因此可以取不置車載鋼瓶回液氫儲罐的氣相管路。系統(tǒng)采用控制閥對過冷液氫快速加注低溫質(zhì)量流量計實現(xiàn)自動預冷，確保過冷液氫加注過程中的計量準確。

技術(shù)特征：

1.一種氣枕加壓的過冷液氫快速加氫系統(tǒng)，包括液氫儲罐（1）、出液控制閥（2）、氣相控制閥（3）、增壓液氫控制閥（4）、液氫加注中間罐（9）、中間罐出液控制閥（10）、低溫質(zhì)量流量計（11）、預冷控制閥（12）、快速加注控制閥（13）、加注接頭（14）、液氫儲罐傳感器（16）、壓力控制閥組，其特征在于，還包括快速增壓單元、快速增壓控制閥（8）、過冷液氫車載儲氫器（15）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣枕加壓的過冷液氫快速加氫系統(tǒng)，其特征在于，所述液氫儲罐（1）以及液氫加注中間罐（9）均為真空多層纏繞結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣枕加壓的過冷液氫快速加氫系統(tǒng)，其特征在于，所述快速增壓單元具體包括：快速增壓器（5）、快速增壓氫氣泵（6）、快速增壓蓄能器（7）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣枕加壓的過冷液氫快速加氫系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力控制閥組具體包括：液氫儲罐安全閥組（17）、液氫儲罐放空根部閥（18）、液氫儲罐手動放空閥（19）、儲罐自動放空控制閥（20）；當發(fā)生儲罐超壓時，首先自動開啟儲罐自動放空控制閥（20），然后開啟液氫儲罐手動放空閥（19）以及液氫儲罐放空根部閥（18），最后開啟液氫儲罐安全閥組（17）。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣枕加壓的過冷液氫快速加氫系統(tǒng)，其特征在于，所述液氫儲罐傳感器（16）存在多個，具體包括：液氫儲罐壓力傳感器、液氫儲罐溫度傳感器、液氫儲罐液位傳感器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣枕加壓的過冷液氫快速加氫系統(tǒng)，其特征在于，還包括安全組件，所述安全組件與壓力控制閥組相連，所述安全組件具體包括：放空低溫氫氣加熱器（21）、氫氣放散塔（22）、氫氣阻火器（23）。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣枕加壓的過冷液氫快速加氫系統(tǒng)，其特征在于，還包括上位控制機，所述上位控制機用于控制過冷液氫快速加氫系統(tǒng)進行液氫加注。

8.一種氣枕加壓的過冷液氫快速加氫方法，基于權(quán)利要求1-7任一項所述的氣枕加壓的過冷液氫快速加氫系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣枕加壓的過冷液氫快速加氫方法，其特征在于，所述s3步驟中在進行加注時，對過冷液氫車載儲氫器（15）中的bog進行冷凝，降低加注過程中的液氫損失。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣枕加壓的過冷液氫快速加氫方法，其特征在于，所述過冷液氫車載儲氫器（15）中壓力范圍為：1.6-2.0mpa。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種氣枕加壓的過冷液氫快速加氫系統(tǒng)，其包括液氫儲罐、快速增壓器、快速增壓氫氣泵、快速增壓蓄能器、液氫加注中間罐、低溫質(zhì)量流量計、過冷液氫車載儲氫瓶、安全放散系統(tǒng)。本發(fā)明還公開了一種過冷液氫快速加注方法，控制系統(tǒng)接收到加注信號，液氫經(jīng)增壓器快速氣化，經(jīng)氫氣泵加壓后儲存于快速增壓蓄能器，而后進入加注中間罐形成氣枕，增加加注中間罐壓力并增大液氫過冷度，實現(xiàn)液氫快速加注。本發(fā)明的有益效果是，氣枕加壓技術(shù)不需要液氫泵等動設備，系統(tǒng)運行穩(wěn)定性提高；采用過冷液氫加注，加注的過冷液氫可以將車載鋼瓶進行冷凝。系統(tǒng)采用控制閥對過冷液氫快速加注低溫質(zhì)量流量計自動預冷，確保過冷液氫加注計量準確可靠。

技術(shù)研發(fā)人員：黃波,馬繼剛,曹衛(wèi)華,崔江涵,唐瑜
受保護的技術(shù)使用者：四川蜀道裝備科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9