低温车载液氢瓶的制作方法

本实用新型涉及车载储氢设备，尤其涉及一种低温车载液氢瓶。

背景技术：

随着全球温室效应问题的日益突出以及各国对氢能源开发利用的鼓励，越来越多的氢燃料电池汽车投入市场。与燃油汽车或电动汽车相比，氢燃料电池汽车以车载储氢系统作为动力来源，以氢气作为燃料电池堆的燃料来源，因此车载储氢技术的发展直接影响燃料电池汽车的续航里程、成本与安全性。

目前我国车载储氢系统利用高压气瓶作为储氢容器，储存35mpa和70mpa高压氢气。然而受制于氢气物理特性限制，高压储氢瓶体积储氢密度最高仅有25g/l，远未达到美国能源部制定的“质量储氢密度为7.5%，体积能量密度为70g/l，一次加氢后续航里程超500km”车载储氢技术研发目标。

像液化天然气一样，为提升车载储氢系统的储氢密度，目前我国正积极发展氢液化及液氢储运加注技术。低温液态储氢是将氢气压缩后冷却至－252℃以下，使之液化并存放于绝热真空容器中。与高压气态储氢相比，低温液态储氢的储氢质量、体积储氢能量密度均有大幅度提高。然而由于液氢沸点很低（-253℃）、气化潜热小（0.45kj/g）、气液比体积大（845倍），因此如何实现超低温液氢存储，避免和减少蒸发损失是车载液态储氢技术的核心难题。

技术实现要素：

本实用新型所需解决的技术问题是：提供一种结构简单、制造方便、绝热保冷效果好、能实现批量化生产的低温车载液氢瓶。该低温车载液氢瓶中的多块防浪板的设计能有效减少瓶内液体波动和冲击。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：所述的低温车载液氢瓶，包括：内胆和外壳体，内胆由内胆前封头、内胆筒体和内胆后封头构成，外壳体由外壳前封头、外壳筒体和外壳后封头构成；内胆前封头通过集管座和前支撑颈管与外壳前封头固定连接，内胆后封头通过后支撑轴与外壳后封头固定连接，从而使内胆悬空支撑于外壳体的空腔中；在内胆后封头的内壁上固定设置有带空腔的缓存腔；其特征在于：在内胆外壁上缠绕有绝热夹层，绝热夹层与外壳体之间形成真空夹层；在内胆前封头的内壁上固定设置有密封罩盖前支撑颈管的脱氢腔，输氢管路组密封穿过集管座、前支撑颈管、脱氢腔壁上对应通孔后伸入内胆中，在脱氢腔中填充满用于吸收漏氢的第一复合吸氢剂；在内胆筒体中、沿内胆轴向均匀间隔固定设置有若干防浪板，各防浪板均向后倾斜设置，且每块防浪板与内胆轴线之间的轴向倾角α为70°～80°；所述的防浪板为由左端向右端前后反复弯折形成的波浪形折弯板结构，在防浪板上开设有若干水平槽形通孔，各水平槽形通孔由上至下均匀间隔分布。

进一步地，前述的低温车载液氢瓶，其中，两两相邻防浪板之间的间距l为300～350mm。

进一步地，前述的低温车载液氢瓶，其中，所述的绝热夹层由内而外依次由低密度绝热夹层、中密度绝热夹层和高密度绝热夹层构成，低密度绝热夹层为由厚度为3mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成，中密度绝热夹层为由厚度为2mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成，高密度绝热夹层为由厚度为1mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成。

进一步地，前述的低温车载液氢瓶，其中，真空夹层的真空度为（2.0±0.2）x10^-3pa；在外壳体的内壁上涂覆有厚度为0.5mm的光洁铝箔层。

进一步地，前述的低温车载液氢瓶，其中，内胆、绝热夹层和外壳体共轴线，且内胆的厚度a、绝热夹层和真空夹层的总体厚度b、外壳体的厚度c三者厚度比a：b：c=（0.6～0.8）：（15～18）：1。

进一步地，前述的低温车载液氢瓶，其中，低密度绝热夹层的厚度b1、中密度绝热夹层的厚度b2、高密度绝热夹层的厚度b3、真空夹层的厚度b4四者厚度比b1：b2：b3：b4=4：3：2：1。

进一步地，前述的低温车载液氢瓶，其中，在真空夹层中填满有用于吸收漏氢和绝热夹层释放的杂质气体的第二复合吸氢剂。

进一步地，前述的低温车载液氢瓶，其中，填充于脱氢腔中的第一复合吸氢剂和填充于真空夹层中的第二复合吸氢剂均为由氧化铜、分子筛、氧化钯三者混合的混合物；氧化铜、分子筛、氧化钯三者的重量比为1：（8～10）：（2～4）。

进一步地，前述的低温车载液氢瓶，其中，填充于真空夹层中的第二复合吸氢剂的颗粒度为15微米～20微米。

进一步地，前述的低温车载液氢瓶，其中，在外壳体的抽真空口上安装有过滤装置，过滤装置的过滤精度不超过15微米。

本实用新型的有益效果是：①填充于脱氢腔中的第一复合吸氢剂和填充于真空夹层中的第二复合吸氢剂能吸收漏氢以及从绝热夹层释放的杂质气体，有效确保真空夹层漏率及真空度要求；②多块防浪板的设计能有效减少瓶内液体波动和冲击，提高低温车载液氢瓶的使用寿命；③根据从内胆到外壳体之间由低温区向高温区的温度变化，设置低密度绝热夹层、中密度绝热夹层、高密度绝热夹层和真空夹层，从而使低温车载液氢瓶的整体绝热效率提升30%及以上；此外，采用由玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布能够实现均匀缠绕，实现批量化生产。

附图说明

图1是本实用新型所述的低温车载液氢瓶的立体结构示意图。

图2是本实用新型所述的低温车载液氢瓶的内部结构示意图。

图3是防浪板的结构示意图。

图4是内胆到外壳体之间的局部内部结构示意图。

图5是图2的局部放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及优选实施例对本实用新型所述的技术方案作进一步详细的说明。

实施例一

如图1、图2和图5所示，本实施例中所述的低温车载液氢瓶，包括：内胆2和外壳体1，内胆2由内胆前封头21、内胆筒体22和内胆后封头23构成瓶体结构，外壳体1由外壳前封头11、外壳筒体12和外壳后封头13构成瓶体结构。内胆前封头21通过集管座31和前支撑颈管32与外壳前封头11固定连接，内胆后封头23通过后支撑轴33与外壳后封头13密封固定连接，从而使内胆2悬空支撑于外壳体1的空腔中。在内胆外壁上缠绕有绝热夹层4，绝热夹层4与外壳体1之间形成真空夹层5。在内胆前封头21的内壁上固定设置有密封罩盖前支撑颈管32的脱氢腔34，输氢管路组35密封穿过集管座31、前支撑颈管32、脱氢腔壁上对应通孔后伸入内胆2中，在脱氢腔34中填充满第一复合吸氢剂，用于吸收位于集管座31与脱氢腔34中的输氢管路组焊缝接头处的微量漏氢。填充于脱氢腔34中的第一复合吸氢剂为由氧化铜、分子筛、氧化钯三者混合的混合物；氧化铜、分子筛、氧化钯三者的重量比为1：（8～10）：（2～4）。

在内胆后封头23的内壁上固定设置有带空腔的缓存腔36，在缓存腔36上开设有与缓存腔36内腔连通的小孔，缓存腔36的设置用于气相空间缓存，调节车载液氢瓶内的压力，防止出现过充现象。

如图2和图3所示，在内胆筒体22中、沿内胆轴向均匀间隔固定设置有若干防浪板6，各防浪板6均向后倾斜设置，且每块防浪板6与内胆轴线之间的轴向倾角α为70°～80°，两两相邻防浪板6之间的间距l为300～350mm。所述的防浪板6为由左端向右端前后反复弯折形成的波浪形折弯板结构，在防浪板6上开设有若干水平槽形通孔61，各水平槽形通孔61由上至下均匀间隔分布。多块防浪板6的设计能有效减少瓶内液体波动和冲击。

实施例二

本实施例是在实施例一的基础上对绝热夹层4进行进一步地设计。

在带绝热夹层4的低温容器中，当温度比较高或者在绝热夹层的高温段，热辐射占了总传热的80%以上，相应的固体导热、气体导热以及气体对流换热则可以忽略不计，而在温度比较低或者是在绝热夹层靠近低温液体的一侧，热传导所占的比例明显增大，这一特征表明合理的搭配多层绝热材料和间隔材料，可以优化低温容器整体的绝热性能。

如图2和图4所示，本实施例中，所述的绝热夹层4由内而外依次由低密度绝热夹层41、中密度绝热夹层42和高密度绝热夹层43构成，低密度绝热夹层41为由厚度为3mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成，中密度绝热夹层42为由厚度为2mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成，高密度绝热夹层43为由厚度为1mm的玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的厚度为0.5mm的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布缠绕而成。

本实施例中，如图2所示，内胆2、绝热夹层4和外壳体1共轴线，且内胆2的厚度a、绝热夹层4和真空夹层5的总体厚度b、外壳体1的厚度c三者厚度比a：b：c=（0.6～0.8）：（15～18）：1。低密度绝热夹层41的厚度b1、中密度绝热夹层42的厚度b2、高密度绝热夹层43的厚度b3、真空夹层5的厚度b4四者厚度比b1：b2：b3：b4=4：3：2：1。

为进一步减少热辐射，本实施例在外壳体1的内壁上涂覆有厚度为0.5mm的光洁铝箔层。为进一步减少热对流，本实施例维持真空夹层5的真空度为（2.0±0.2）x10^-3pa。

靠近内胆2的低温区通过增加玻璃纤维棉的厚度减少热传导，靠近外壳体1的高温区通过抽真空和利用光洁铝箔层的反射作用减少热对流和热辐射，以提高绝缘效率，降低绝热夹层4与真空夹层5构成的总厚度。

本实施例中，在真空夹层5中填满有用于吸收漏氢和绝热夹层4释放的杂质气体的第二复合吸氢剂，以延长真空夹层5的使用寿命。填充于真空夹层5中的第二复合吸氢剂为由氧化铜、分子筛、氧化钯三者混合的混合物；氧化铜、分子筛、氧化钯三者的重量比为1：（8～10）：（2～4）；第二复合吸氢剂的颗粒度为15微米～20微米。

为避免第二复合吸氢剂的损耗，本实施例在外壳体1的抽真空口上安装有过滤装置，过滤装置的过滤精度不超过15微米。

上述结构根据从内胆2到外壳体1之间由低温区向高温区的温度变化，设置低密度绝热夹层41、中密度绝热夹层42、高密度绝热夹层43和真空夹层5，从而使低温车载液氢瓶的整体绝热效率提升30%及以上；此外，采用由玻璃纤维棉和叠加于玻璃纤维棉上的光洁铝箔组成的铝箔复合玻璃纤维布能够实现均匀缠绕，实现批量化生产。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例，并非是对本实用新型作任何其他形式的限制，而依据本实用新型的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本实用新型要求保护的范围。