一种基于低压固态储氢的零散氢气收集运输车的制作方法

本发明涉及氢能储存与运输，具体涉及一种基于低压固态储氢的零散氢气收集运输车。

背景技术：

1、氢气作为清洁能源载体，在电解水制氢、工业副产（氯碱、焦炉煤气等）、化工加氢等过程中大量产生。然而，由于以下原因，大量氢气被放空或燃烧浪费：如电解槽测试、mea性能验证过程中产生的氢气量少、压力低，其压缩收集的经济性较差；而工业副产氢气分散于多个工厂、地点，管道输送不可行，压缩后高压运输安全风险大；再如实验室、小型氢源设备产生的氢气量在几克至几十千克范围，现有高压储氢装备（20mpa/35mpa/70mpa）容量匹配性差，成本过高。

2、据估算，中国每年因放空和燃烧浪费的氢气总量超过20万吨，折合经济损失约10亿元。因此，目前氢气放空浪费严重，亟需对其收集回收。

3、现有氢气收集运输方案及其局限性：

4、（1）高压压缩储氢运输：传统方案采用20-35mpa高压压缩机将氢气压缩后通过长管拖车运输。其局限性包括：

5、需配置高压压缩机（投资50-100万元/台），仅适用于氢气量≥1000nm3/h的集中场景；

6、高压运行安全风险大，需满足gb/t35244等多项安全规范；

7、对低压、小流量、分散的零散氢气不具备经济收集能力；

8、（2）液氢运输：需-253°c极低温环境，液化能耗约占氢气热值的30-40%，仅适合大规模长途运输，不适用于零散氢气收集；

9、（3）管道输送：固定投资大，需氢源稳定、量大，难以覆盖分散零散场景；

10、（4）现有固态储氢技术：国内外固态储氢研究集中在固定式储氢装置和高压固态储氢，尚无针对低压零散氢气收集运输的专用车辆系统。t/cab0259-2021仅规范镁基固态储氢运输（≤0.1mpa），但镁基合金工作温度300-350°c，需外部加热，不适合近室温场景。

11、基于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于低压固态储氢的零散氢气收集运输车，以解决背景技术中提出的现有技术中零散低压氢气难以经济收集与安全运输的问题。

3、（二）技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

5、一种基于低压固态储氢的零散氢气收集运输车，包括运输车本体，所述运输车本体上设置有储氢车厢和二级车厢，还包括：

6、安装框架，所述安装框架上设置有多个装配槽，每个所述装配槽内部均设置有滑动支撑组件，所述滑动支撑组件上设置有储氢模块；

7、缓冲减震组件，所述安装框架和所述储氢车厢内底壁之间设置有所述缓冲减震组件，用于支撑所述安装框架；

8、氢气接口与预处理组件，所述二级车厢内部设置有所述氢气接口与预处理组件，用于输送氢气并对其进行预处理；

9、热管理组件，所述储氢车厢上设置有所述热管理组件，用于控制吸氢、放氢时的温度；

10、智能控制模块，所述智能控制模块基于plc主控制器和传感器组，实现多源氢气接口自动识别、吸放氢速率自动调节、温度安全联锁和远程监控调度；

11、安全防护模块，所述安全防护模块用于监测氢气泄漏、紧急泄压。

12、为了支撑并固定储氢模块在装配槽内的相对位置，所述滑动支撑组件包括：

13、导轨，每个所述装配槽内部均对称并固定设置有两个所述导轨；

14、滚轮，每个所述储氢模块底部两侧各转动设置两个滚轮，所述滚轮与所述导轨滚动接触；

15、锁紧块，每个所述储氢模块底部均固定设置有所述锁紧块，所述锁紧块上对称开设有锁紧接口；

16、锁紧机构，每个所述装配槽内部均设置有所述锁紧机构，用于通过所述锁紧块对所述储氢模块进行固定。

17、为了固定储氢模块的位置，所述锁紧机构包括：

18、锁紧支架，每个所述装配槽内均设置有所述锁紧支架，若干个所述锁紧支架与若干个所述锁紧块一一对应，所述锁紧支架内部转动设置有连杆，每个所述连杆远离所述锁紧支架中心位置的一端均固定设置有手柄；

19、锁舌，所述锁紧支架内部均对称并滑动设置有两个所述锁舌，所述锁舌与所述锁紧接口适配，每个所述锁舌上均固定设置有齿条，每个所述锁紧支架内部的两个所述齿条均与所述锁紧支架滑动配合；

20、传动齿轮，每个所述锁紧支架内部均转动安装有所述传动齿轮，所述传动齿轮与所述齿条啮合；

21、第一斜齿轮和第二斜齿轮，每个所述传动齿轮上均同轴固定设置有所述第一斜齿轮，每个所述连杆上均同轴固定设置有所述第二斜齿轮，所述第一斜齿轮与所述第二斜齿轮啮合。

22、为了对安装框架进行支撑，所述缓冲减震组件包括：

23、减震底板，所述减震底板固定设置在所述储氢车厢内底壁与所述安装框架之间，所述减震底板由上至下依次包括橡胶垫、钢板和硅胶垫三层结构；

24、限位支架，所述安装框架四角均固定设置有所述限位支架，所述限位支架上均设置有橡胶块。

25、为了完成氢气的输入和排出，所述氢气接口与预处理组件包括：

26、安装隔板，每个所述装配槽内部均设置有所述安装隔板；

27、进气快接公头和出气快接公头，所述储氢模块的进气端和出气端分别连通有所述进气快接公头和所述出气快接公头，所述安装隔板上安装有进气快接母头和出气快接母头，所述进气快接公头和所述进气快接母头适配，所述出气快接公头和所述出气快接母头适配；

28、进气胶管和出气胶管，所述进气胶管通过进气管网分别与若干个所述进气快接母头连通，所述出气胶管通过出气管网分别与若干个所述出气快接母头连通；

29、输气机构，所述二级车厢内部设置有输气机构，用于将氢气输送至进气胶管。

30、其中，所述输气机构包括：

31、供气管，所述供气管上连通有三个快速接头，所述供气管的输出端连通有三通接头；

32、调压缓冲罐和预处理单元，所述三通接头分别与所述调压缓冲罐的输入端和所述预处理单元的输入端连通，所述预处理单元的输出端与所述进气胶管连通；

33、排气管，所述出气胶管的输出端连通有所述排气管，所述排气管的输出端连通有排气接头。

34、为了控制储氢模块的温度，所述热管理组件包括：

35、风扇，所述储氢车厢上安装有风扇；

36、进液快接公头和出液快接公头，所述储氢模块的进液端和出液端分别连通有所述进液快接公头和所述出液快接公头，所述安装隔板上安装有进液快接母头和出液快接母头，所述进液快接公头和所述进液快接母头适配，所述出液快接公头和所述出液快接母头适配；

37、进液胶管和出液胶管，所述进液胶管通过进液管网分别与若干个所述进液快接母头连通，所述出液胶管通过出液管网分别与若干个所述出液快接母头连通。

38、进一步的，还包括：

39、供液接头和排液接头，所述供液接头和所述排液接头均固定设置在所述二级车厢上；

40、供液管和排液管，所述供液接头通过所述供液管与所述进液胶管连通，所述出液胶管通过所述排液管与所述排液接头连通。

41、其中，所述安全防护模块中，8个催化燃烧式h2传感器分布在车厢内关键位置，1%lel阈值报警、5%lel阈值联动紧急泄压；

42、汇流管泄压阀开启压力5.1mpa，泄压出口经阻火器引至车厢顶部排空；

43、所有电气元件采用exdiibt4防爆等级；

44、车辆设静电接地装置和氮气置换系统。

45、（三）有益效果

46、与现有技术相比，本发明提供了一种基于低压固态储氢的零散氢气收集运输车，具备以下有益效果：

47、1、本发明中，储氢模块底部的滚轮与装配槽内的导轨滚动配合，推入阻力小，单人即可完成操作，通过锁紧机构的设置，能够同时驱动两个锁舌同步插入或脱离锁紧块上的锁紧接口，实现储氢模块在上下、左右、前后六个方向上的同步锁紧或解锁，整个装卸过程无需使用螺栓工具，操作简便，单个储氢模块的更换时间可控制在5分钟以内，大幅提升了车辆在不同收集任务间的转场效率，同时避免了传统螺栓连接反复拆装带来的螺纹磨损问题。

48、2、本发明中，通过多源氢气接口与预处理组件的设置，对不同来源、不同品质氢气进行统一接入与净化，供气管上连通的三个快速接头分别适配实验室小型氢源、电解槽测试排气口及工业副产氢管道，每种接头设有机械编码识别销，plc可自动识别氢源类型并匹配预处理参数，氢气经三通接头分流后，分别进入调压缓冲罐进行压力波动平抑、以及预处理单元进行多级净化，预处理单元通过脱氧单元、脱水单元、脱co/co2单元及精密过滤器的串联净化，将氢气中的杂质含量降至储氢合金可接受的安全阈值以下，预处理单元出口还设有在线纯度分析仪和微量杂质检测传感器，实时监测净化后氢气质量，不合格时自动关闭进气阀并报警，有效防止储氢合金因杂质中毒或氧化而失效，延长了储氢模块的使用寿命。

49、3、本发明中，减震底板采用上层高阻尼橡胶垫、中层钢板、下层硅胶垫的三层复合结构，分别衰减高频振动、反射中频振动和吸收低频冲击，综合减震效率达80%以上，安装框架四角的限位支架与车厢侧壁之间留有间隙并填充橡胶块，车辆转弯或急刹车时橡胶块提供横向缓冲限位，防止框架大幅摆动，这些减震结构相互独立、协同作用，有效保护了储氢模块和管路接头在车辆行驶过程中的稳定性和安全性。