光伏型液氢车用瓶电热汽化压力调控系统的制作方法

本技术涉及液氢，特别是涉及一种光伏型液氢车用瓶电热汽化压力调控系统。

背景技术：

1、近年来，我国民用液氢产业发展迅猛，已经在液氢制取、储存、运输、加氢及安全监测等方面构建起了完整创新链。在液氢车用瓶的发展上，国内企业与科研机构持续投入，多个单位的产品已进入路试阶段。然而，液氢车用瓶的系统设计在实际应用中仍存在一些问题。

2、由于液氢具有超低沸点及超低临界点的特性，其存储的液氢介质普遍压力较低，工作压力通常在0.3 - 0.5mpa 。而目前高功率燃料电堆要求的供气压力较高，液氢车用瓶内压力难以直接满足发动机供气压力需求，往往需要外置增压系统。因此，开发一套适用于液氢介质的车用瓶压力调控系统成为推动液氢车用瓶应用和推广的关键。

3、目前，液氢车用瓶所采用的压力调控多沿用自lng车用瓶的空浴式翅片管自增压系统结构。lng车用瓶存储的lng为低温液体（沸点约-162℃），常态下处于低温高压环境中。发动机工作时，需将lng汽化并以一定压力（通常为0.6-1.0mpa）输送至发动机燃烧系统。若瓶内压力过低，会导致供气量不足，影响发动机动力输出；压力过高时，则需通过安全阀泄压，造成能源浪费并存在安全隐患。该自增压系统的核心功能是通过热交换使瓶内部分lng汽化，利用气体膨胀特性提升瓶内压力，使其维持在发动机所需的合理范围。

4、现有主流的空浴式翅片管结构的自增压系统，其核心组件为一组翅片管，一端连接瓶内液相区，另一端连接瓶内气相区。工作时，低温lng通过翅片管流入，与外界空气进行热交换（空气为热源），lng吸热汽化后返回瓶内气相区，通过气体体积膨胀推动瓶内压力升高，实现自增压。

5、尽管空浴式翅片管自增压系统在常规环境中能发挥作用，但由于其依赖环境进行换热，存在明显的应用局限：

6、第一，换热能力受环境温度限制，适应性差：

7、空浴式翅片管的换热效率完全依赖于环境空气提供的热量。在环境温度较低（如冬季严寒地区）或空气流动性差时，换热效率会大幅下降，导致自增压速度缓慢，甚至无法满足车用瓶正常供气压力需求，影响车辆动力输出稳定性。长时间运行后，翅片管表面会结霜、结冰，进一步降低换热效率。

8、第二，应用于液氢车用瓶时存在严重安全隐患：

9、由于液氢的温度极低（约-253℃），翅片管在换热过程中会使周围空气温度急剧下降，导致空气中的氮气、氧气等成分在翅片管表面冷凝形成液态空气，其主要成分为液态氧气，液态氧气作为强氧化剂，一旦与翅片管材质或周围可燃物接触，极易引发剧烈氧化反应甚至燃烧、爆炸，存在极大安全风险，无法满足液氢存储与使用的安全标准。

10、上述缺陷表明，现有空浴式翅片管自增压系统难以适应低温极端环境及液氢等超低温介质的应用需求，亟需开发一种新型自增压技术以克服其局限性。

技术实现思路

1、本实用新型主要解决的技术问题是提供一种光伏型液氢车用瓶电热汽化压力调控系统，采用光伏模块供能从源头实现绿色环保；配备光伏电加热式汽化器主动加热且加热功率可调，能够适配不同温况，换热温差大，提升系统效率；采用陶瓷加热片缠覆管路，电能高效转化为热能，防止液氧的形成和滴溅，确保系统安全。

2、为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种光伏型液氢车用瓶电热汽化压力调控系统，包括：液氢车用瓶、电加热式汽化器a、电加热式汽化器b、光伏模块和plc模块，

3、所述液氢车用瓶的出液口通过液氢出液管分别连接至电加热式汽化器a和电加热式汽化器b的进口：所述电加热式汽化器a的出口通过气氢回气管回流至液氢车用瓶的气相空间，用于向瓶内返回气氢，构成自增压回路；所述电加热式汽化器b的出口连接缓冲罐后接入用氢设备，构成供氢回路；

4、所述光伏模块与所述电加热式汽化器a和电加热式汽化器b电性连接，用于为其提供电能；所述plc模块用于监控自增压系统状态并控制所述自增压回路与所述供氢回路的运行。

5、在本实用新型一个较佳实施例中，所述电加热式汽化器a和电加热式汽化器b结构相同，均包括自汽化管路和设于自汽化管路表面的加热元件，所述加热元件与光伏模块电性连接。

6、在本实用新型一个较佳实施例中，所述加热元件为陶瓷加热片，缠绕设于耐低温不锈钢自汽化管路表面。

7、在本实用新型一个较佳实施例中，所述光伏模块包括太阳能光伏板和蓄电池，所述太阳能光伏板与蓄电池连接以为其充电，所述蓄电池与电加热式汽化器a和电加热式汽化器b电性连接以为其供电。

8、在本实用新型一个较佳实施例中，所述蓄电池与车载电源并联，所述光伏模块与plc控制模块电性连接，所述光伏模块能够根据蓄电池的电量，控制供电在所述蓄电池与车载电源之间进行切换。

9、在本实用新型一个较佳实施例中，所述缓冲罐连接有压力传感器p2，所述气氢回气管上设有温度传感器t1和压力传感器p1，所述温度传感器t1、压力传感器p1和压力传感器p2均与所述plc模块电性连接。

10、在本实用新型一个较佳实施例中，所述液氢出液管与电加热式汽化器b进口之间的管路上设有电磁调节阀z1，所述液氢出液管与电加热式汽化器a进口之间的管路上设有电磁调节阀z2，所述电磁调节阀z1和电磁调节阀z2与plc模块电性连接，所述缓冲罐的出口管路上设有稳压阀z3。

11、在本实用新型一个较佳实施例中，所述电加热式汽化器a的后端管路上设有安全阀b，所述电加热式汽化器b的后端管路上设有安全阀a。

12、在本实用新型一个较佳实施例中，所述用氢设备为去氢燃料电池组。

13、本实用新型的有益效果是：

14、采用光伏模块提供能量转化，从源头上实现能量供给的绿色化，更加绿色、环保和节能；

15、采用光伏电加热式汽化器，摆脱对环境温度的依赖，通过一套可控功率的光伏电加热系统，为液氢汽化器管路提供主动式加热，同时针对不同温度场景差异，可灵活调整加热功率以匹配动态换热需求，使换热温差显著高于环境温度，降低外界温变对系统干扰，大大提升增压系统换热效率与工况适应性；

16、采用高性能陶瓷加热片作为发热元件缠绕覆盖式于汽化管路表面，工作时可高效将电能转化为热能，促使自增压系统汽化管附近始终维持在安全、稳定的温度区间内，能够有效抑制液空、液氧的生成与滴溅，进一步提升系统安全性。

1.一种光伏型液氢车用瓶电热汽化压力调控系统，其特征在于，包括：液氢车用瓶、电加热式汽化器a、电加热式汽化器b、光伏模块和plc模块，

2.根据权利要求1所述的光伏型液氢车用瓶电热汽化压力调控系统，其特征在于，所述电加热式汽化器a和电加热式汽化器b结构相同，均包括自汽化管路和设于自汽化管路表面的加热元件，所述加热元件与光伏模块电性连接。

3.根据权利要求2所述的光伏型液氢车用瓶电热汽化压力调控系统，其特征在于，所述加热元件为陶瓷加热片，缠绕设于耐低温不锈钢自汽化管路表面。

4.根据权利要求1所述的光伏型液氢车用瓶电热汽化压力调控系统，其特征在于，所述光伏模块包括太阳能光伏板和蓄电池，所述太阳能光伏板与蓄电池连接以为其充电，所述蓄电池与电加热式汽化器a和电加热式汽化器b电性连接以为其供电。

5.根据权利要求4所述的光伏型液氢车用瓶电热汽化压力调控系统，其特征在于，所述蓄电池与车载电源并联，所述光伏模块与plc控制模块电性连接，所述光伏模块能够根据蓄电池的电量，控制供电在所述蓄电池与车载电源之间进行切换。

6.根据权利要求1所述的光伏型液氢车用瓶电热汽化压力调控系统，其特征在于，所述缓冲罐连接有压力传感器p2，所述气氢回气管上设有温度传感器t1和压力传感器p1，所述温度传感器t1、压力传感器p1和压力传感器p2均与所述plc模块电性连接。

7.根据权利要求1所述的光伏型液氢车用瓶电热汽化压力调控系统，其特征在于，所述液氢出液管与电加热式汽化器b进口之间的管路上设有电磁调节阀z1，所述液氢出液管与电加热式汽化器a进口之间的管路上设有电磁调节阀z2，所述电磁调节阀z1和电磁调节阀z2与plc模块电性连接，所述缓冲罐的出口管路上设有稳压阀z3。

8.根据权利要求1所述的光伏型液氢车用瓶电热汽化压力调控系统，其特征在于，所述电加热式汽化器a的后端管路上设有安全阀b，所述电加热式汽化器b的后端管路上设有安全阀a。

9.根据权利要求1所述的光伏型液氢车用瓶电热汽化压力调控系统，其特征在于，所述用氢设备为去氢燃料电池组。