一種智能加氫站棚頂制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及氫氣催化燃燒、溫差發(fā)電、加氫站照明系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能加氫站棚頂，所述棚頂上設(shè)有催化燃燒區(qū)、溫差發(fā)電區(qū)和夜間照明系統(tǒng)，氫氣在所述催化燃燒區(qū)催化燃燒，實現(xiàn)由氫能向熱能的安全轉(zhuǎn)化；產(chǎn)生的熱能進入溫差發(fā)電區(qū)，實現(xiàn)溫差發(fā)電；產(chǎn)生的電能輸送至棚頂?shù)囊归g照明系統(tǒng)中，用于加氫站的夜間照明。本發(fā)明專利技術(shù)既緩解了加氫站夜間照明耗費巨大電量的問題，又解決了加氫站泄露的氫氣可能存在爆炸危險的安全問題，極大地提高了加氫站的能源利用率和安全性。氫站的能源利用率和安全性。氫站的能源利用率和安全性。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種智能加氫站棚頂


[0001]本專利技術(shù)涉及氫氣催化燃燒、溫差發(fā)電、加氫站照明系統(tǒng)的設(shè)計
，具體涉及一種智能加氫站棚頂。

技術(shù)介紹

[0002]隨著世界各國對環(huán)境保護的日益重視，開發(fā)、優(yōu)化清潔能源成為各國在能源利用方面的重中之重。氫氣因其在利用過程中不產(chǎn)生CO2、SO2和煙塵等污染物，目前被視為最有發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉粗弧＜託湔咀鳛闅淠墚a(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要突破口。目前很多國家都在提前規(guī)劃布局加氫站的建設(shè)。然而，加氫站的安全隱患卻不容忽視。
[0003]加氫站的安全隱患主要為氫氣的爆炸。氫氣的可燃范圍(體積分數(shù))為4％～75％，最小點火能為0.02MJ，質(zhì)量擴散系數(shù)為0.61cm2·
s
?1，最大層流火焰速度為2.8m
·
s
?1，絕熱火焰溫度為2390K。通過氫氣的燃燒特性參數(shù)可以看出，氫氣可燃范圍廣、貧燃極限低、富燃極限高、點火能小、傳熱速度快、火焰溫度高。因此，氫氣具有較高的自燃和爆炸風險。而在加氫站進行燃料電池汽車加氫作業(yè)時，不可避免地會有少量氫氣泄露出來。當泄露出來的氫氣聚集發(fā)生爆炸時，危害是巨大的。為避免此種事故的發(fā)生，一些加氫站棚頂設(shè)計為外側(cè)翹起的形狀，使得泄露出來的氫氣可以快速擴散到大氣中，防止氫氣的聚集，但此種設(shè)計會浪費掉飛入大氣的氫能。還有些加氫站安裝了氫泄漏安全聯(lián)鎖保護系統(tǒng)，雖安全性有極大的提升，但使得加氫站的建設(shè)工作更復雜，同樣也浪費了飛入大氣的氫能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0004]本專利技術(shù)提供一種智能加氫站棚頂，所述棚頂上設(shè)有催化燃燒區(qū)、溫差發(fā)電區(qū)和夜間照明系統(tǒng)，氫氣在所述催化燃燒區(qū)催化燃燒，實現(xiàn)由氫能向熱能的安全轉(zhuǎn)化；產(chǎn)生的熱能進入溫差發(fā)電區(qū)，實現(xiàn)溫差發(fā)電；產(chǎn)生的電能輸送至棚頂?shù)囊归g照明系統(tǒng)中，用于加氫站的夜間照明。
[0005]可選地，所述棚頂里高外低呈拱形，實現(xiàn)對泄露氫氣的初步捕捉。
[0006]可選地，所述棚頂朝向加氫站內(nèi)側(cè)的最外層是多孔石墨烯薄膜PG
?
ES1(15)，其孔徑大小恰好介于氫氣分子和其他分子之間，實現(xiàn)對氫氣高選擇性、高滲透性的二次富集。
[0007]可選地，所述棚頂最外側(cè)為鋸齒形板翅式換熱器，由隔板(1)、鋸齒形翅片(2)和封條(3)組成，所述板翅式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧、傳熱性能好；
[0008]內(nèi)部結(jié)構(gòu)為鋸齒形的板翅式換熱器，周期性破壞翅片通道內(nèi)流體邊界層，使速度和溫度邊界層一直處于發(fā)展狀態(tài)，傳熱系數(shù)更高，傳熱能力更強；
[0009]鋸齒形板翅式換熱器與水冷器(5)相連，使得發(fā)電模塊(6)的低溫熱源溫度一直保持為外界環(huán)境溫度。
[0010]可選地，所述催化燃燒區(qū)(9)由Pt為催化劑、SiC多孔陶瓷為載體組成，富集的氫氣與氧氣在所述催化燃燒區(qū)(9)發(fā)生催化燃燒。
[0011]可選地，所述催化燃燒具有如下特點：可在常溫下進行、不存在明顯的可燃極限、不產(chǎn)生明焰只在催化劑表面發(fā)熱、無需額外點火裝置，可實現(xiàn)氫能向熱能的安全轉(zhuǎn)化。
[0012]可選地，所述棚頂上設(shè)有溫差發(fā)電區(qū)，由水冷器(5)、發(fā)電模塊(6)和集熱器(7)組成三明治結(jié)構(gòu)；
[0013]所述溫差發(fā)電區(qū)的核心裝置為發(fā)電模塊(6)，由熱電材料碲化鉍構(gòu)成，發(fā)電模塊(6)上方與水冷器(5)相連，發(fā)電模塊(6)下方與集熱器(7)相連，催化燃燒反應產(chǎn)生的熱能通過肋柱(8)導熱進入集熱器(7)中，集熱器(7)向?qū)訝铐诨G的一面提供高溫熱源，水冷器(5)與層狀碲化鉍的另一面相連提供低溫熱源，實現(xiàn)溫差發(fā)電。
[0014]可選地，所述棚頂上設(shè)有夜間照明系統(tǒng)，所述夜間照明系統(tǒng)由鉛酸蓄電池(11)、市電互補控制器(13)、正弦波逆變器(14)和LED燈(16)組成，溫差發(fā)電產(chǎn)生的電能通過輸電線(10)輸送至棚頂?shù)你U酸蓄電池(11)中儲存，夜間時，鉛酸蓄電池(11)中的電能首先向LED燈(16)供電，當鉛酸蓄電池(11)中的電量不足時，市電互補控制器(13)切換至市電(12)向LED燈(16)供電。
[0015]可選地，所述集熱器(7)為發(fā)電模塊(6)提供高溫熱源為500℃，所述水冷器(5)為發(fā)電模塊(6)提供低溫熱源為20℃。
[0016]可選地，采用157塊碲化鉍發(fā)電模塊(6)串聯(lián)的方式進行LED燈(16)供電。
[0017]本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案帶來的有益效果至少包括：
[0018]本專利技術(shù)既緩解了加氫站夜間照明耗費巨大電量的問題，又解決了加氫站泄露的氫氣可能存在爆炸危險的安全問題，極大地提高了加氫站的能源利用率和安全性。
附圖說明
[0019]為了更清楚地說明本專利技術(shù)實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是本專利技術(shù)實施例提供的一種智能加氫站棚頂?shù)那忻娼Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本專利技術(shù)實施例提供的一種智能加氫站棚頂?shù)难鲆晥D；
[0022]圖3是本專利技術(shù)實施例提供的催化燃燒區(qū)和溫差發(fā)電區(qū)的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]附圖說明：
[0024]1—隔板；2—鋸齒形翅片；3—封條；隔板、鋸齒形翅片和封條共同組成鋸齒形板翅式換熱器；4—導氣板；5—水冷器；6—發(fā)電模塊；7—集熱器；8—肋柱；9—燃燒器；10—輸電線；11—鉛酸蓄電池；12—與市電相連的輸電線；13—市電互補控制器；14—正弦波逆變器；15—PG
?
ES1薄膜；16—LED燈；箭頭所示方向為氫氣流動方向。
具體實施方式
[0025]為使本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0026]如圖1
?
3所示，本專利技術(shù)實施例提供一種智能加氫站棚頂，該棚頂在外形設(shè)計上采用里高外低的拱形設(shè)計，泄露的氫氣由于密度小于空氣，會自發(fā)地向上飄，被里高外低的拱形
棚頂初步捕捉；后透過PG
?
ES1薄膜(15)實現(xiàn)二次富集；富集的氫氣與氧氣在催化燃燒區(qū)(9)發(fā)生反應；產(chǎn)生的熱能由肋柱(8)導熱至集熱器(7)中，集熱器(7)與發(fā)電模塊(6)的下方相連，為發(fā)電模塊(6)提供高溫熱源，發(fā)電模塊(6)的上方與水冷器(5)相連，水冷器(5)與鋸齒形板翅式換熱器(1，2，3)相連，保證水冷器(5)的溫度一直為外界環(huán)境溫度，為發(fā)電模塊(6)提供低溫熱源，發(fā)電模塊(6)由于上下方兩側(cè)的溫度差產(chǎn)生電能；產(chǎn)生的電能通過輸電線(10)輸送至棚頂?shù)你U酸蓄電池(11)中，實現(xiàn)電能的儲存，夜間時，夜間照明系統(tǒng)首先判斷鉛酸蓄電池(11)中的電量是否充足、能否供給LED燈(16)，若鉛酸蓄電池(11)中的電量充足，則首選鉛酸蓄電池(11)的供電模式；若鉛酸蓄電池(11)中的電量不足，則采用市電(12)供電模式。供電模式的控制由單片機實現(xiàn)。經(jīng)過市電互補控制器(13)的直流電再經(jīng)過正弦本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種智能加氫站棚頂，其特征在于，所述棚頂上設(shè)有催化燃燒區(qū)、溫差發(fā)電區(qū)和夜間照明系統(tǒng)，氫氣在所述催化燃燒區(qū)催化燃燒，實現(xiàn)由氫能向熱能的安全轉(zhuǎn)化；產(chǎn)生的熱能進入溫差發(fā)電區(qū)，實現(xiàn)溫差發(fā)電；產(chǎn)生的電能輸送至棚頂?shù)囊归g照明系統(tǒng)中，用于加氫站的夜間照明。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棚頂，其特征在于，所述棚頂里高外低呈拱形，實現(xiàn)對泄露氫氣的初步捕捉。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棚頂，其特征在于，所述棚頂朝向加氫站內(nèi)側(cè)的最外層是多孔石墨烯薄膜PG
?
ES1(15)，其孔徑大小恰好介于氫氣分子和其他分子之間，實現(xiàn)對氫氣高選擇性、高滲透性的二次富集。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棚頂，其特征在于，所述棚頂最外側(cè)為鋸齒形板翅式換熱器，由隔板(1)、鋸齒形翅片(2)和封條(3)組成，所述板翅式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧、傳熱性能好；內(nèi)部結(jié)構(gòu)為鋸齒形的板翅式換熱器，周期性破壞翅片通道內(nèi)流體邊界層，使速度和溫度邊界層一直處于發(fā)展狀態(tài)，傳熱系數(shù)更高，傳熱能力更強；鋸齒形板翅式換熱器與水冷器(5)相連，使得發(fā)電模塊(6)的低溫熱源溫度一直保持為外界環(huán)境溫度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棚頂，其特征在于，所述催化燃燒區(qū)(9)由Pt為催化劑、SiC多孔陶瓷為載體組成，富集的氫氣與氧氣在所述催化燃燒區(qū)(9)發(fā)生催化燃燒。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的棚頂，其特征在于，所述催化燃燒具有如下特點：可在常溫下進行、不存在明顯的可燃...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙煥娟，趙潤涵，龐磊，宋大釗，滕宏輝，劉振翼，袁夢琦，蔣慧靈，黃志安，張英華，高玉坤，錢新明，
申請(專利權(quán))人：北京理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：