本發(fā)明屬于氫氣瓶，涉及一種液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、氫能作為一種零碳能源，具有來源豐富、環(huán)保無污染等一系列優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ亩文茉础Ｔ诟鱾€(gè)領(lǐng)域被廣泛使用，氫能的高效利用對(duì)解決世界面臨的能源和環(huán)境問題具有重要意義。

2、高壓儲(chǔ)氫技術(shù)在氫能儲(chǔ)存與輸送領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。這種技術(shù)不僅設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且在壓縮氧氣制備方面的能耗相對(duì)較低，同時(shí)充裝和排放速度也較快，這些特點(diǎn)使其非常適合于現(xiàn)代能源系統(tǒng)的需求。在高壓氫氣瓶的分類中，我們可以將其主要分為四種類型：ⅰ型、ⅱ型、ⅲ型和ⅳ型。不同類型的氫氣瓶在設(shè)計(jì)和性能上有所差異，從而適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

3、ⅰ型和ⅱ型氫氣瓶，雖然在一定程度上滿足了高壓儲(chǔ)氫的基本需求，但它們的重容比較大。這意味著在相同儲(chǔ)氫量的條件下，這兩種類型的氫氣瓶需要更多的材料來制造，從而增加了整體重量，難以滿足氫燃料電池汽車對(duì)儲(chǔ)氫密度的嚴(yán)格要求。ⅲ型和ⅳ型氫氣瓶則采用了更為先進(jìn)的纖維全纏繞結(jié)構(gòu)。不僅降低了氫氣瓶的重容比，還提高了單位質(zhì)量的儲(chǔ)氫密度，因此可以儲(chǔ)存更多的氫氣，從而提高了氫燃料電池汽車的續(xù)航能力。

4、氫氣瓶液氫存儲(chǔ)壓力為70-90mpa，一旦壓力過大或者發(fā)生碰撞，容易泄露或發(fā)生爆炸存在很大的安全隱患，同時(shí)，現(xiàn)有的氫氣瓶中保溫層和承壓層容易發(fā)生功能干擾，氫氣瓶無法正常工作導(dǎo)致意外發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶及其使用方法，在氫氣瓶外屏膽上設(shè)置真空開口，用于裝填隔熱材料并確保真空隔熱層處于真空狀態(tài)，內(nèi)層氫氣和外層液氮采用兩個(gè)進(jìn)出口分別裝填以及釋放，避免相互干擾，解決現(xiàn)有技術(shù)中氫氣瓶存在安全隱患而發(fā)生意外的技術(shù)問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶，包括自上而下依次設(shè)置的內(nèi)瓶膽集成閥、瓶體、外瓶膽集成閥；所述瓶體包括外瓶體、內(nèi)瓶體、內(nèi)膽瓶口和外膽瓶口，所述內(nèi)瓶體設(shè)置于外瓶體內(nèi)部，所述內(nèi)瓶體外壁與所述外瓶體內(nèi)壁分離形成外膽腔，所述內(nèi)膽瓶口設(shè)置在外瓶體一端與內(nèi)瓶體連通，所述外膽瓶口設(shè)置在外瓶體另一端與外膽腔連通；所述內(nèi)瓶膽集成閥與內(nèi)膽瓶口固定連接，所述外瓶膽集成閥與外膽瓶口固定連接。

4、進(jìn)一步地，所述外瓶體包括外瓶膽和設(shè)置在外瓶膽內(nèi)的真空隔熱層；所述真空隔熱層用于填充隔熱材料，所述外瓶膽與外屏膽口固定連接。

5、進(jìn)一步地，所述外膽腔內(nèi)設(shè)置有金屬網(wǎng)狀，所述外膽腔用于存儲(chǔ)液氮。

6、進(jìn)一步地，所述內(nèi)瓶體包括由內(nèi)而外依次粘合的阻氣內(nèi)膽層、抗電化腐蝕層、碳纖維纏繞層和玻璃纖維保護(hù)層；所述阻氣內(nèi)膽層遠(yuǎn)離抗電化腐蝕層的一側(cè)為內(nèi)膽腔，所述內(nèi)膽腔用于存儲(chǔ)氫氣。

7、進(jìn)一步地，所述外瓶膽靠近外膽瓶口一側(cè)設(shè)置有真空層開口；所述真空層開口與真空隔熱層相互連通。

8、進(jìn)一步地，所述內(nèi)膽瓶口包括自上而下固定連接的第一連接件、第二連接件、第三連接件和第四連接件；所述第一連接件與外瓶膽固定連接，所述第二連接件與外膽腔、玻璃纖維保護(hù)層固定連接；所述第三連接件與抗電化腐蝕層、碳纖維纏繞層固定連接；所述第四連接件與阻氣內(nèi)膽層固定連接。

9、進(jìn)一步地，所述內(nèi)瓶膽集成閥包括集成閥閥體，所述集成閥閥體一端設(shè)置有氫氣出氣管，另一端設(shè)置有第一固定件，所述氫氣出氣管和第一固定件均與集成閥閥體固定連接。

10、進(jìn)一步地，所述內(nèi)瓶膽集成閥還包括泄放裝置、溫壓傳感器，所述泄放裝置和溫壓傳感器相對(duì)設(shè)置在集成閥閥體側(cè)壁，所述泄放裝置和溫壓傳感器之間設(shè)置有氫氣充裝口；所述泄放裝置溫壓傳感器和氫氣充裝口與集成閥閥體固定連接。

11、進(jìn)一步地，所述第一固定件上設(shè)置有環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽通過密封件與內(nèi)膽瓶口密封連接。

12、本發(fā)明還提供了一種液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶使用方法，基于上述一種液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶，包括以下步驟：將內(nèi)瓶膽集成閥、瓶體、外瓶膽集成閥依次連接；存儲(chǔ)氫氣時(shí)，通過外膽瓶口先向外膽腔內(nèi)充入低溫的液氮，使內(nèi)瓶體溫度降低，然后通過內(nèi)膽瓶口向內(nèi)瓶體內(nèi)充入氫氣；使用時(shí)，通過內(nèi)膽瓶口將內(nèi)瓶體內(nèi)的氫氣流經(jīng)管道進(jìn)入所需設(shè)備。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

14、本發(fā)明一種液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶，內(nèi)瓶體為承載高壓的碳纖維纏繞復(fù)合氣瓶，外瓶體為保溫隔熱氣瓶，內(nèi)瓶體以ⅳ型高壓氫氣瓶為原型，采用內(nèi)而外依次粘合的阻氣內(nèi)膽層、抗電化腐蝕層、碳纖維纏繞層和玻璃纖維保護(hù)層組成，內(nèi)膽腔用于儲(chǔ)存高壓的氫氣；內(nèi)瓶體與外瓶體通過液氮對(duì)內(nèi)瓶體低溫保藏，同時(shí)用金屬網(wǎng)狀對(duì)外瓶體和內(nèi)瓶體進(jìn)行支撐，液氮在金屬網(wǎng)狀之間流動(dòng)，起到支撐的作用，避免因輕微碰撞或傾斜影響正常工作。

15、本發(fā)明一種液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶，外膽腔通過真空層開口填裝隔熱層材料并進(jìn)行真空處理，外瓶體作為保溫層保證內(nèi)膽腔為低溫環(huán)境，避免氫氣瓶因壓力過大而發(fā)生危險(xiǎn)。

16、本發(fā)明一種液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶，內(nèi)瓶體與外瓶體采用高壓深冷的方式存儲(chǔ)車載氫氣，若發(fā)生碰撞，外層的液氮能夠稀釋高壓氫氣，避免燃爆的問題，與現(xiàn)有的氫氣瓶相比，在保留ⅳ型高壓氫氣瓶裝載大的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，還解決了一碰撞發(fā)生爆燃的問題，大大提高了安全性。

17、本發(fā)明一種液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶，外瓶體采用氮?dú)獬溲b口和氮?dú)獬鰵夤苓M(jìn)行填裝和釋放，內(nèi)瓶體采用氫氣充裝口和氫氣出氣管進(jìn)行填裝和釋放，且內(nèi)瓶膽集成閥上設(shè)置有溫壓傳感器，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)低溫高壓氫氣的狀態(tài)；外瓶膽集成閥上設(shè)置有溫度傳感器、壓力傳感傳感器、氫氣傳感器，以監(jiān)控液氮的狀態(tài)、有無氫氣泄露，避免了相互干擾。

技術(shù)特征：

1.一種液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶，其特征在于：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶，其特征在于：

10.一種液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶使用方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1-9任一所述的液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于氫氣瓶技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種液氮輔助式低溫高壓氫氣瓶及其使用方法，該裝置包括自上而下依次設(shè)置的內(nèi)瓶膽集成閥、瓶體、外瓶膽集成閥；瓶體包括外瓶體、內(nèi)瓶體、內(nèi)膽瓶口和外膽瓶口，內(nèi)瓶體設(shè)置于外瓶體內(nèi)部，內(nèi)瓶體外壁與所述外瓶體內(nèi)壁分離形成外膽腔，所述內(nèi)膽瓶口設(shè)置在外瓶體一端與內(nèi)瓶體連通，外膽瓶口設(shè)置在外瓶體另一端與外膽腔連通；內(nèi)瓶膽集成閥與內(nèi)膽瓶口固定連接，外瓶膽集成閥與外膽瓶口固定連接，內(nèi)瓶體與外瓶體采用高壓深冷的方式存儲(chǔ)車載氫氣，若發(fā)生碰撞，外層的液氮能夠稀釋高壓氫氣，解決現(xiàn)有技術(shù)中氫氣瓶存儲(chǔ)氫氣壓力過大發(fā)生爆炸以及保溫層和承壓層發(fā)生功能干擾，氫氣瓶無法正常工作。

技術(shù)研發(fā)人員：朱成成,王思齊,董淵哲,孟德安,景梓軒,梁浩杰,王在民
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長(zhǎng)安大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30