一種金屬氫化物更換的方法和更換站技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種金屬氫化物更換的方法和更換站，更換站包括金屬氫化物大儲(chǔ)罐、加料平臺(tái)、金屬氫化物更換裝置、真空罐、壓縮機(jī)、供料器和保護(hù)氣罐。更換步驟為：①加注槍的鎖緊法蘭與加注口法蘭對(duì)接鎖緊。②啟動(dòng)輸送管驅(qū)動(dòng)器，加注槍插入金屬氫化物儲(chǔ)罐。③采用氣流輸送方式從金屬氫化物儲(chǔ)罐中抽出乏金屬氫化物。④分離出的保護(hù)氣經(jīng)保護(hù)氣管路進(jìn)入真空罐，乏金屬氫化物放熱后回到回收隔艙。⑤切換保護(hù)氣管路，轉(zhuǎn)換閥轉(zhuǎn)換到加料管路。⑥向金屬氫化物儲(chǔ)罐添加新鮮飽和的金屬氫化物。⑦通過電子計(jì)量設(shè)備計(jì)量、計(jì)費(fèi)。本發(fā)明專利技術(shù)將氫燃料汽車用過的乏金屬氫化物更換為新鮮飽和的金屬氫化物，方便了氫燃料汽車使用者補(bǔ)充燃料，解決了氫燃料儲(chǔ)存、運(yùn)輸和更換問題。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種金屬氫化物更換的方法和更換站
本專利技術(shù)屬于物料輸送
，涉及一種金屬氫化物更換的方法和更換站。
技術(shù)介紹
進(jìn)入二十一世紀(jì)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)得到了迅速地發(fā)展，然而目前汽油機(jī)和柴油機(jī)依然是車用發(fā)動(dòng)機(jī)的主要機(jī)種。汽油和柴油都是不可再生資源，為了減緩石油資源的匱乏所帶來的一系列負(fù)面影響以及減少大氣污染和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放，需要尋找發(fā)動(dòng)機(jī)的代用燃料，而氫能源是目前最理想的清潔燃料。氫能源是眾多替代能源中的一種可再生資源，熱值高，并且燃燒后大部分生成物是水蒸氣，是一種理想的綠色燃料。作為代用燃料的氫能源可以解決二大難題：一是石油燃料儲(chǔ)量有限，二是使用石油燃料帶來的環(huán)境污染。環(huán)境污染和能源短缺已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)的兩大突出問題，為尋求人類社會(huì)與汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，氫燃料汽車是公認(rèn)的可同時(shí)解決能源和環(huán)境問題的綠色環(huán)保車，是今后汽車發(fā)展的主要方向之一。然而受儲(chǔ)氫裝置技術(shù)、成本、壽命和可靠性諸多因素的制約，使得氫燃料汽車很難真正市場化運(yùn)行。通過金屬氫化物儲(chǔ)氫氣的方式，解決了氫氣的儲(chǔ)存、運(yùn)輸及安全問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種金屬氫化物更換的方法，提高氫燃料汽車的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和更換的安全性和效率，降低氫燃料汽車的運(yùn)行成本，延長使用壽命。本專利技術(shù)的另一目的是提供一種實(shí)現(xiàn)上述方法的金屬氫化物更換站。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：金屬氫化物更換的方法，將需要更換金屬氫化物的氫燃料汽車駛?cè)虢饘贇浠锛託湔镜氖軞滠囃ǖ?，氫燃料汽車設(shè)有金屬氫化物儲(chǔ)罐，金屬氫化物儲(chǔ)罐設(shè)有加注口。金屬氫化物更換步驟為：①打開加注口的蓋板，加注槍對(duì)準(zhǔn)加注口，通過控制中心發(fā)出信號(hào)打開密碼鎖，加注槍的鎖緊法蘭與加注口的法蘭對(duì)接鎖緊；②打開加注口電控閥，啟動(dòng)輸送管驅(qū)動(dòng)器，將加注槍的套管通過加注口插入金屬氫化物儲(chǔ)罐；③采用氣流輸送方式將金屬氫化物儲(chǔ)罐中的乏金屬氫化物從套管的內(nèi)管）中抽出，抽出的同時(shí)從套管的外管注入保護(hù)氣，抽出的乏金屬氫化物進(jìn)入1號(hào)金屬氫化物更換裝置的分離器進(jìn)行氣固分離；④分離出的氣體經(jīng)余氫吸收單元吸收余氫，吸收余氫后的保護(hù)氣經(jīng)保護(hù)氣管路進(jìn)入真空罐，分離出的乏金屬氫化物經(jīng)蓄熱器放熱，放熱后的乏金屬氫化物經(jīng)電子計(jì)量設(shè)備稱重計(jì)量，然后經(jīng)轉(zhuǎn)換閥到回收隔艙；⑤金屬氫化物儲(chǔ)罐中金屬氫化物抽空或抽到要求的重量后，通過閥門切換使保護(hù)氣管路連接到真空罐，2號(hào)金屬氫化物更換裝置的轉(zhuǎn)換閥轉(zhuǎn)換到其上的二級(jí)供料器，打開這一路供料管路上的閥門，采用氣流輸送方式向金屬氫化物儲(chǔ)罐添加新鮮飽和的從蓄熱器吸收熱量后的金屬氫化物，加入金屬氫化物過程中通過真空罐和保護(hù)氣管路使金屬氫化物儲(chǔ)罐保持合適的壓差，保證金屬氫化物輸送的順暢；加注完畢后，抽出加注槍，關(guān)閉電控閥門，加密鎖上鎖，解開鎖緊法蘭，蓋上加注口的蓋板，氫燃料汽車駛出受氫車通道；⑥根據(jù)ECU通過無線通信獲得的信息，提前準(zhǔn)備為下一輛將要開來的汽車加氫。打開添加隔艙的出口閥，通過一級(jí)供料器、預(yù)加料管路、采用氣流輸送方式向1號(hào)金屬氫化物更換裝置輸送新鮮飽和的金屬氫化物，吸收蓄熱器中的熱量，準(zhǔn)備下一次加氫。加料管路、保護(hù)氣管路、預(yù)加料管路、抽出管路和金屬氫化物輸送管及所有管路為正壓，在任意壓力和流量下操作，1號(hào)金屬氫化物更換裝置和2號(hào)金屬氫化物更換裝置交替操作，抽出和添加金屬氫化物儲(chǔ)罐的金屬氫化物。保護(hù)氣為氮?dú)狻⒍趸蓟蚨栊詺怏w，操作都在保護(hù)氣保護(hù)下進(jìn)行，保護(hù)氣含水量嚴(yán)格限制，以嚴(yán)格控制露點(diǎn)。這些氣體可以在合適的壓力和溫度下工作，也可以在超臨界狀態(tài)工作。保護(hù)氣也可用合適的液態(tài)介質(zhì)代替。氫燃料汽車設(shè)有電控閥和密碼鎖，電控閥和密碼鎖與控制中心通信連接。從金屬氫化物儲(chǔ)罐抽出乏金屬氫化物和添加新鮮飽和的金屬氫化物的過程中，加注槍可以插入金屬氫化物儲(chǔ)罐的任意位置，也可以在加注槍移動(dòng)過程中抽出乏金屬氫化物和加注新鮮飽和金屬氫化物。一種實(shí)現(xiàn)上述方法的金屬氫化物更換站，包括金屬氫化物大儲(chǔ)罐、加料平臺(tái)、1號(hào)金屬氫化物更換裝置、2號(hào)金屬氫化物更換裝置、加料管路、保護(hù)氣管路、加注槍、余氫吸收單元、抽出管路、金屬氫化物輸送管路、真空罐、壓縮機(jī)、二級(jí)供料器和保護(hù)氣罐。1號(hào)金屬氫化物更換裝置和2號(hào)金屬氫化物更換裝置分別設(shè)有分離器、蓄熱器、電子計(jì)量設(shè)備和轉(zhuǎn)換閥，分離器、蓄熱器、電子計(jì)量設(shè)備和轉(zhuǎn)換閥依次連接；所述金屬氫化物大儲(chǔ)罐設(shè)有1～50個(gè)添加隔艙和1～50個(gè)回收隔艙。加注槍通過金屬氫化物輸送管路連接到加料管路和抽出管路，加料管路連接到二級(jí)供料器出口，抽出管路連接到1號(hào)金屬氫化物更換裝置和2號(hào)金屬氫化物更換裝置的分離器。轉(zhuǎn)換閥一個(gè)口通二級(jí)供料器與加料管路連接，另一個(gè)口與回收隔艙連接。添加隔艙通過出口閥與一級(jí)供料器連接，一級(jí)供料器通過預(yù)加料管路與1號(hào)金屬氫化物更換裝置和2號(hào)金屬氫化物更換裝置的分離器連接。真空罐通過壓縮機(jī)連接到氮?dú)夤蓿婵展奕肟谂c氮?dú)夤蕹隹谥g設(shè)有旁路。氮?dú)夤薜某隹诜謩e通過保護(hù)氣管路連接到一級(jí)供料器、二級(jí)供料器和加注槍，所述分離器的氣體出口通過余氫吸收單元連接到真空罐；所述加料平臺(tái)設(shè)有控制中心，控制中心與電子計(jì)量設(shè)備、密碼鎖、一級(jí)供料器、二級(jí)供料器、壓縮機(jī)電控閥和各路閥門電路連接。更換站設(shè)有1～16組金屬氫化物更換裝置和1～16組加注槍及相應(yīng)的配套設(shè)備，每組金屬氫化物更換裝置包括1號(hào)金屬氫化物更換裝置和2號(hào)金屬氫化物更換裝置。保護(hù)氣罐為兩個(gè)，一個(gè)使用一個(gè)備用。金屬氫化物大儲(chǔ)罐、金屬氫化物更換裝置、真空罐、壓縮機(jī)、保護(hù)氣罐、加料平臺(tái)、加料管路、保護(hù)氣管路和抽出管路安裝在運(yùn)料槽車上或安裝在固定平臺(tái)上。運(yùn)料槽車上設(shè)有集裝箱，安裝在運(yùn)料槽車上時(shí)，金屬氫化物大儲(chǔ)罐裝載進(jìn)集裝箱內(nèi)。運(yùn)料槽車上設(shè)有折疊式雨棚和汽車電控中心ECU。車載移動(dòng)更換站可以到需要更換金屬氫化物的氫燃料汽車和分布式能源需要的場所進(jìn)行服務(wù)，對(duì)于固定式氫燃料使用的場所，同樣是從固定場所使用的金屬氫化物儲(chǔ)罐內(nèi)抽出已使用過的金屬氫化物，添加進(jìn)新鮮飽和的金屬氫化物，在現(xiàn)場更換時(shí)如需要打開折疊式雨棚。金屬氫化物更換站設(shè)有固定支架和旋轉(zhuǎn)支架，旋轉(zhuǎn)支架通過轉(zhuǎn)軸與固定支架連接，保護(hù)氣管路和金屬氫化物輸送管路架設(shè)在旋轉(zhuǎn)支架上。加注槍有套管、輸送管驅(qū)動(dòng)器和鎖緊法蘭，套管包括內(nèi)管和外管。鎖緊法蘭設(shè)有O型密封圈，輸送管驅(qū)動(dòng)器設(shè)有驅(qū)動(dòng)輪，套管穿過輸送管驅(qū)動(dòng)器和鎖緊法蘭移動(dòng)連接，通過O型密封圈密封或其它形式的密封。內(nèi)管用于輸送金屬氫化物，外管用于通入保護(hù)氣。加注槍可以實(shí)現(xiàn)人工加注和全自動(dòng)無人加注。套管內(nèi)部可以設(shè)有單獨(dú)輸送保護(hù)氣的支管，也可以設(shè)有單獨(dú)輸送金屬氫化物的支管，也可以設(shè)置多條分管路部分輸送保護(hù)氣，部分輸送金屬氫化物，或者一起輸送。各支管路的截面積可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定。車載或固定安裝的金屬氫化物更換站布置在現(xiàn)有加油站內(nèi)或獨(dú)立布點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際需求情況增加加氫站密度。車載金屬氫化物更換站也可以開到用戶現(xiàn)場進(jìn)行金屬氫化物的更換和加注。該金屬氫化物的更換方法，也適用于其它儲(chǔ)氫材料，包括無機(jī)材料和有機(jī)材料。如碳纖維碳納米管、非碳納米管、玻璃儲(chǔ)氫微球、絡(luò)合物儲(chǔ)氫材料以及有機(jī)液體氫化物等的加注和更換。金屬氫化物的更換時(shí)機(jī)是根據(jù)汽車內(nèi)顯示儀表提醒、金屬氫化物儲(chǔ)罐內(nèi)金屬氫化物的飽和程度及剩余氫氣量，由駕駛員決定是否加氫；所述金屬氫化物的更換量是根據(jù)駕駛員的要求決定，可以全部更換也可以部分更換。駕駛員和金屬氫化物更換站之間可以通本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種金屬氫化物更換的方法，將需要更換金屬氫化物的氫燃料汽車（5）駛?cè)虢饘贇浠锛託湔荆?）的受氫車通道（2），所述氫燃料汽車設(shè)有金屬氫化物儲(chǔ)罐（10），所述金屬氫化物儲(chǔ)罐設(shè)有加注口（9），其特征是：金屬氫化物更換步驟為：①打開加注口的蓋板，所述加注槍（37）對(duì)準(zhǔn)加注口（9），通過控制中心發(fā)出信號(hào)打開密碼鎖（40），加注槍的鎖緊法蘭（35）與加注口的法蘭對(duì)接鎖緊；②打開加注口電控閥（8），啟動(dòng)輸送管驅(qū)動(dòng)器（38），將加注槍的套管（42）通過加注口插入金屬氫化物儲(chǔ)罐；③采用氣流輸送方式將金屬氫化物儲(chǔ)罐中的乏金屬氫化物從套管的內(nèi)管（33）中抽出，抽出的同時(shí)從套管的外管（34）注入保護(hù)氣，抽出的乏金屬氫化物進(jìn)入1號(hào)金屬氫化物更換裝置（15）的分離器進(jìn)行氣固分離；④分離出的氣體經(jīng)余氫吸收單元（41）吸收余氫，吸收余氫后的保護(hù)氣經(jīng)保護(hù)氣管路進(jìn)入真空罐（23），分離出的乏金屬氫化物經(jīng)蓄熱器（14）放熱，放熱后的乏金屬氫化物經(jīng)電子計(jì)量設(shè)備（17）稱重計(jì)量，然后經(jīng)轉(zhuǎn)換閥（18）到回收隔艙（22）；⑤金屬氫化物儲(chǔ)罐中金屬氫化物抽空或抽到要求的重量后，通過閥門（24）切換使保護(hù)氣管路（12）連接到真空罐，2號(hào)金屬氫化物更換裝置（43）的轉(zhuǎn)換閥轉(zhuǎn)換到其上的二級(jí)供料器（16），打開這一路供料管路（11）上的閥門，采用氣流輸送方式向金屬氫化物儲(chǔ)罐添加新鮮飽和的從蓄熱器吸收熱量后的金屬氫化物，加入金屬氫化物過程中通過真空罐和保護(hù)氣管路使金屬氫化物儲(chǔ)罐保持合適的壓差，保證金屬氫化物輸送的順暢；加注完畢后，抽出加注槍（37），關(guān)閉電控閥門，加密鎖上鎖，解開鎖緊法蘭，蓋上加注口的蓋板，氫燃料汽車駛出受氫車通道；⑥根據(jù)ECU通過無線通信獲得的信息，提前準(zhǔn)備為下一輛將要開來的汽車加氫；打開添加隔艙（6）的出口閥，通過一級(jí)供料器（21）、預(yù)加料管路（44）、采用氣流輸送方式向1號(hào)金屬氫化物更換裝置（15）輸送新鮮飽和的金屬氫化物，吸收蓄熱器中的熱量，準(zhǔn)備下一次加氫。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種金屬氫化物更換的方法，將需要更換金屬氫化物的氫燃料汽車（5）駛?cè)虢饘贇浠锛託湔荆?）的受氫車通道（2），所述氫燃料汽車設(shè)有金屬氫化物儲(chǔ)罐（10），所述金屬氫化物儲(chǔ)罐設(shè)有加注口（9），其特征是：金屬氫化物更換步驟為：①打開加注口的蓋板，所述加注槍（37）對(duì)準(zhǔn)加注口（9），通過控制中心發(fā)出信號(hào)打開密碼鎖（40），加注槍的鎖緊法蘭（35）與加注口的法蘭對(duì)接鎖緊；②打開加注口電控閥（8），啟動(dòng)輸送管驅(qū)動(dòng)器（38），將加注槍的套管（42）通過加注口插入金屬氫化物儲(chǔ)罐；③采用氣流輸送方式將金屬氫化物儲(chǔ)罐中的乏金屬氫化物從套管的內(nèi)管（33）中抽出，抽出的同時(shí)從套管的外管（34）注入保護(hù)氣，抽出的乏金屬氫化物進(jìn)入1號(hào)金屬氫化物更換裝置（15）的分離器進(jìn)行氣固分離；④分離出的氣體經(jīng)余氫吸收單元（41）吸收余氫，吸收余氫后的保護(hù)氣經(jīng)保護(hù)氣管路進(jìn)入真空罐（23），分離出的乏金屬氫化物經(jīng)蓄熱器（14）放熱，放熱后的乏金屬氫化物經(jīng)電子計(jì)量設(shè)備（17）稱重計(jì)量，然后經(jīng)轉(zhuǎn)換閥（18）到回收隔艙（22）；⑤金屬氫化物儲(chǔ)罐中金屬氫化物抽空或抽到要求的重量后，通過閥門（24）切換使保護(hù)氣管路（12）連接到真空罐，2號(hào)金屬氫化物更換裝置（43）的轉(zhuǎn)換閥轉(zhuǎn)換到其上的二級(jí)供料器（16），打開這一路供料管路（11）上的閥門，采用氣流輸送方式向金屬氫化物儲(chǔ)罐添加新鮮飽和的從蓄熱器吸收熱量后的金屬氫化物，加入金屬氫化物過程中通過真空罐和保護(hù)氣管路使金屬氫化物儲(chǔ)罐保持合適的壓差，保證金屬氫化物輸送的順暢；加注完畢后，抽出加注槍（37），關(guān)閉電控閥門，加密鎖上鎖，解開鎖緊法蘭，蓋上加注口的蓋板，氫燃料汽車駛出受氫車通道；⑥根據(jù)ECU通過無線通信獲得的信息，提前準(zhǔn)備為下一輛將要開來的汽車加氫；打開添加隔艙（6）的出口閥，通過一級(jí)供料器（21）、預(yù)加料管路（44）、采用氣流輸送方式向1號(hào)金屬氫化物更換裝置（15）輸送新鮮飽和的金屬氫化物，吸收蓄熱器中的熱量，準(zhǔn)備下一次加氫。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬氫化物更換的方法，其特征是：所述加料管路（11）、保護(hù)氣管路（12）、預(yù)加料管路（44）、抽出管路（13）和金屬氫化物輸送管（39）及所有管路為正壓，在任意壓力和流量下操作，所述1號(hào)金屬氫化物更換裝置（15）和2號(hào)金屬氫化物更換裝置（43）交替操作，抽出和添加金屬氫化物儲(chǔ)罐（10）的金屬氫化物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬氫化物更換的方法，其特征是：所述保護(hù)氣為氮?dú)?、二氧化碳或惰性氣體，所有操作都在保護(hù)氣保護(hù)下進(jìn)行，所述保護(hù)氣含水量嚴(yán)格限制，以嚴(yán)格控制露點(diǎn)；這些氣體可以在合適的壓力和溫度下工作，也可以在超臨界狀態(tài)工作；所述保護(hù)氣也可用合適的液態(tài)介質(zhì)代替。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氫化物的更換方法，其特征是：所述氫燃料汽車（5）設(shè)有電控閥（8）和密碼鎖（40），電控閥（8）和密碼鎖（40）與控制中心（26）通信連接；從金屬氫化物儲(chǔ)罐（10）抽出乏金屬氫化物和添加新鮮飽和的金屬氫化物的過程中，加注槍（37）可以插入金屬氫化物儲(chǔ)罐的任意位置，也可以在加注槍（37）移動(dòng)過程中抽出乏金屬氫化物和加注新鮮飽和金屬氫化物。5.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的金屬氫化物更換站，其特征是：所述更換站設(shè)有金屬氫化物大儲(chǔ)罐（20）、加料平臺(tái)（19）、1號(hào)金屬氫化物更換裝置（15）、2號(hào)金屬氫化物更換裝置（43）、加料管路（11）、保護(hù)氣管路（12）、加注槍（37）、余氫吸收單元（41）、抽出管路（13）、金屬氫化物輸送管路（39）、真空罐（23）、壓縮機(jī)（27）、二級(jí)供料器（16）和保護(hù)氣罐（28）；所述1號(hào)金屬氫化物更換裝置和2號(hào)金屬氫化物更換裝置分別設(shè)有分離器（15）、蓄熱器（14）、電子計(jì)量設(shè)備（17）和轉(zhuǎn)換閥（18），分離器、蓄熱器、電子計(jì)量設(shè)備和轉(zhuǎn)換閥依次連接；所述金屬氫化物大儲(chǔ)罐設(shè)有1～50個(gè)添加隔艙（6）和1～50個(gè)回收隔艙（22）；所述加注槍通過金屬氫化物輸送管路連接到加料管路和抽出管路，所述加料管路連接到二級(jí)供料器出口，抽出管路連接到1號(hào)金屬氫化物更換裝置和2號(hào)金屬氫化物更換裝置的分離器；所述轉(zhuǎn)換閥一個(gè)口通二級(jí)供料器與加料管路連接，另一個(gè)口與回收隔艙（22）連接；所述添加隔艙通過出口閥與一級(jí)供料器（21）連接，一級(jí)供料器通過預(yù)加料管路與1號(hào)金屬氫化物更換裝置和2號(hào)金屬氫化物更換裝置的分離器連接；所述真空罐通過壓縮機(jī)連接到氮?dú)夤?，真空罐入口與氮?dú)夤蕹隹谥g設(shè)有旁路；所述氮?dú)夤薜某隹诜謩e通過保護(hù)氣管路連接到一級(jí)供料器、二級(jí)供料器和加注槍，所述分離器的氣體出口通過余氫吸收單元（41）連接到真空罐；所述加料平臺(tái)設(shè)有控制中心（26），所述控制中心與電子計(jì)量設(shè)備、密碼鎖、一級(jí)供料器、二級(jí)供料器、壓縮機(jī)電控閥和各路閥門電路連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬氫化物更換站，其特征是：所述更換站設(shè)有1～16組金屬氫化物更換裝置和1～16組加注槍（37）及相應(yīng)的配套設(shè)備，每組金屬氫化物更換裝置包括1號(hào)金屬氫化物更換裝置...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：賈會(huì)平，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：石家莊新華能源環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?/a>，
類型：發(fā)明
國別省市：河北,13