[发明专利]一种基于液氢储运的加氢站及加氢方法

说明书

本申请公开了一种基于液氢储运的加氢站及加氢方法，涉及氢气加注技术领域，加氢站包括用于储存液氢的储氢罐以及潜液泵，还包括用于对氢气进行温度粗调节的第一调节单元、用于压缩氢气的压缩单元、用于对氢气进行温度粗调节的第二调节单元、输出单元以及协调控制各个单元工作的控制器，其中，第二调节单元利用低温氢气的冷量对压缩后升温的氢气进行降温，减少了加氢站的设备数量以及占地面积、降低系统的故障率、提高了加氢能力，降低了整个加氢站的能耗，有效利用了液氢本身的能量，加氢方法经过输入调节单元的粗调节以及输出调节单元的精调节，回流温度不达标的气体，可实现对外输出的氢气流速与温度的同时控制。

技术领域

本申请涉及氢气加注技术领域，更具体地说，它涉及一种基于液氢储运的加氢站及加氢方法。

背景技术

氢能源作为一种清洁、高效、无污染的替代能源在世界范围内得到广泛关注，随之而来的是世界各国大力发展氢能相关技术，燃料电池汽车是氢能源的重要利用方式，而加氢站是燃料电池汽车推广和发展的重要基础设施。加氢站外供氢气源分为高压气态氢气和液氢。其中液氢运输具有运输密度高，压力低，运量大等优点。有较大的开发潜力。

现有液氢运输加氢站的加氢工艺有两种，一种主要采用的是液氢罐车提供液氢，液氢加热气化后经压缩机压缩并储存在站内高压储氢容器中，加氢时再将氢气进行冷却。这个流程存在以下几个问题：1.液氢气化后需要加热，气氢加注时需要冷却，液氢的冷量和气氢的热量无法利用，造成能量的浪费。2.设备数量较多工艺流程复杂，导致整站占地面积很大，且系统故障率高。3.站内有大量高压气态氢气储存，设备投资成本高，高压储存存在有一定的安全隐患。4、加氢能力较小，受限于高压储氢容器的容量和加氢预冷能力。

第二种工艺是采用高压潜液泵直接获得高压超低温氢气，超低温氢气一部分经加热后存储到加氢站高压储氢容器中进行，在给燃料电池车辆加注时取一部分超低温氢气和一部分高压储氢容器中的常温气体进行预混后再对燃料电池车辆进行加氢。该流程存在以下问题：1、高压潜液泵成本高，技术难度大使得整站投资成本高。2、站内仍需配置大量高压气态氢气的储存，设备投资成本高，高压储存存在有一定的安全隐患。3、对氢气预混温度氢气温度要求过高，很难达到温度控制要求。4、超低温氢气的冷量无法二次利用。5、加氢能力受限于高压储氢容器的配置和潜液泵的排量，对高压储氢容器配置和潜液泵的技术要求高。

上述加氢工艺流程均存在较多缺点，存在待改进之处。

发明内容

针对实际运用中液氢储运的加氢站耗能过高及设备投资成本过大，占地面积过多这一问题，本申请目的一在于提出一种基于液氢储运的加氢站，利用低温氢气的冷量对系统需要冷却的设备及压缩后升温的氢气进行降温，利用对氢气的回路控制方法进行液氢温度的粗调和气氢温度的精调，减少了加氢站的设备数量以及占地面积、降低系统的故障率、提高了加氢能力，降低了整个加氢站的能耗，有效利用了液氢本身的能量；本申请目的二在于提供一种基于液氢储运的加氢方法，经过输入调节单元的粗调节以及输出调节单元的精调节，回流温度不达标的气体，可实现对外输出的氢气流速与温度的同时控制。

具体方案如下：

一种基于液氢储运的加氢站，包括用于储存液氢的储氢罐以及用于增压气化液氢的潜液泵，还包括：

第一调节单元，包括用于对气化后的液氢进行温度粗调的预加热装置；

压缩单元，包括压缩装置，用于将低压氢气压缩为高压氢气；

第二调节单元，设置于所述第一调节单元以及压缩单元之间，包括与所述预加热装置出气口相连通的低温管路以及与压缩装置出气口相连通的高温管路，所述低温管路与高温管路相邻设置，利用低温管路中低压氢气与高温管路中高压氢气之间的热量差对压缩后氢气进行温度的精调节；

输出单元，与所述第二换热调节装置的出气口相连通，输出恒定温度压力的产品氢气；

控制器，与各个单元控制连接，通过控制潜液泵及压缩装置的工作状态控制氢气的加注速率。