片式氢瓶集成模组的制作方法

1.本发明属新能源领域，涉及一种储运装置，具体是一种用于氢能源运输、存储的片式氢瓶集成模组。


背景技术：

2.能源是人类赖以生存和进行生产的重要物质基础，更是现代社会发展的重要引擎，能源资源及其开发利用直接影响着人类文明和社会经济的发展。在以煤、石油、天然气为代表的常规能源资源日益枯竭以及由其引发的环境问题、碳减排呼声越来越高的背景下，人们提出了以新技术和新材料为基础的新能源理念，其重要的特点之一就是具有用取之不尽、周而复始的可再生性，包括太阳能、风能、地热能、氢能等等，利用可再生能源取代资源有限对环境有污染的石化能源。
3.氢能作为一种清洁高效的二次能源，具有能量密度大、燃烧热值高、来源广、可压缩、可储存、可再生等特点。氢能应用通常包括制氢、储运和应用三个环节，现今世界氢气年产量几千万吨，绝大部分用作工业原料，只有极少部分用作燃料，比如火箭燃料，氢能燃料的发展具有广阔前景。时至今日，氢能的利用已有长足进步，氢能产业链正在逐步形成。
4.氢应用的一个主要方向是氢能燃料，如车辆、飞机、船、火车等交通工具的燃料，由此引发氢能燃料在使用过程中的储运问题。由于氢气自身存在密度小、难液化等特点，存在存储难、高压存储不安全等难题。目前，在储氢技术中占有重要地位的氢瓶，尤其是移动式设备上使用的氢瓶，虽然经过多次改良，但其改良和设计的方向主要是如何增加储氢能力、提高储氢安全性等，整体结构形式基本不变，均是采用圆柱状、方柱状等形状，在车辆、飞机、船、火车等交通工具的有限空间中，不仅需要占据较大的空间，而且柱状氢瓶也难以合理地设置在其中，体积过大则难以放置，体积过小则影响续航能力，况且，需要较多的附件才能将氢瓶稳定住，稳定性差，成本高。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种片式氢瓶集成模组，采用片式结构能够确保氢瓶在车辆、飞机等交通工具的有限空间中进行合理装载，并且以集成的方式可以提高储氢量，达到在最小的空间得到最佳储氢量的效果，有效地提高设计合理性和交通工具的续航能力。
6.本发明所采用的技术方案：一种片式氢瓶集成模组，包括氢瓶和支架。所述氢瓶设计为片式结构，可以方便在有限空间中有序放置，在氢瓶上设置有充/释氢管并设置有阀门，可以对氢瓶充氢气或释放氢气。所述支架包括框架和管线集成件，框架上设置有至少一个氢瓶放置槽，氢瓶放置槽用于放置氢瓶，管线集成件包括用于与氢瓶连接的接头和输出管，可将多个氢瓶所输出的氢气集成连通在一起，统一输出氢气。
7.作为本发明的进一步改进，还包括用于控制/调节氢气输出量的控制器，包括流量传感器、电磁阀和单片机，流量传感器与单片机的输入端电连接，单片机的输出端与电磁阀
电连接，流量传感器分别设置在氢瓶的充/释氢管上以及管线集成件上，用于检测氢气流量（流速），所述电磁阀设置在氢瓶的充/释氢管上。流量传感器检测氢气流量（氢瓶氢气释放量、管线集成件的总输出量）后将信号输送给单片机，单片机根据设定的总输出量通过电磁阀调整单个氢瓶氢气释放量，进而最终调节总输出量。
8.作为本发明的进一步改进，所述氢瓶的瓶身设计为内外两层双瓶身结构，外层为耐压层，可提供抗压能力，内层为防耗层，可以减少氢损耗。
9.作为本发明的进一步改进，所述氢瓶中设置有储氢合金架，利用储氢合金吸附氢气，以提高储存氢气能力，减小储氢压力，提高安全性。采用框架结构能避免储氢合金颗粒沉积，有效增加储氢合金与氢气的接触面，提高吸附或释放氢气的速率。
10.作为本发明的进一步改进，所述氢瓶上设置有把手，方便氢瓶的安放和拿取。
11.作为本发明的进一步改进，所述框架设计为叠放式结构，可以根据需要设置（或调整）支架上氢瓶放置槽的数量，以便其适用于不同的应用环境（车辆、飞机、船、火车等）。
12.作为本发明的进一步改进，所述氢瓶放置槽设计为分体式结构，包括底板槽和盖板，底板槽可拆卸式设置在框架上，底板槽与盖板之间设置有紧固件，可以将盖板与底板槽固定。氢瓶放置槽采用分体式结构既能方便氢瓶安放和拿取，又可使外壳（底板槽和盖板）与瓶身（氢瓶）紧密接触，稳定瓶身的同时又增加了导热效率。
13.作为本发明的进一步改进，所述管线集成件由至少一个接头、管线固定片、连通管和输出管构成，接头通过管线固定片与连通管连通，可以使多个接头呈排列状设置在连通管上，输出管与连通管连接。每个接头与一个氢瓶上的充/释氢管连通，氢瓶释放的氢气在连通管汇集，然后由输出管统一输出。
14.本发明的有益效果：1、本发明采用片式结构的氢瓶，结合支架，能够确保在车辆、飞机等交通工具的有限空间中进行合理装载，改变现有氢瓶的结构模式，解决了现有柱状氢瓶在移动式设备（车辆、飞机、船、火车）上占据空间大、难以合理装载、稳定性差、安全性差等问题，并且以集成的方式提高整体储氢量，达到在最小的空间得到最佳储氢量的效果，有效地提高设计合理性、安全性和交通工具的续航能力。
15.2、采用控制器对各个氢瓶氢气释放量进行调节，进而调节总输出量，能够实现对氢气输出量的控制。
16.3、采用双瓶身结构结合储氢合金架的设计，不仅可以提高储存氢气能力，减小储氢压力，提高安全性，还可以减少储氢过程中的氢损耗。
17.4、支架采用叠放式结构，可以以基本支架单元为基准，根据装载空间或需要设置（或调整）支架的叠放数量，进而调整装载氢瓶的数量，达到根据装载空间或需要调整氢气装载总量，以便其适用于不同的应用环境（车辆、飞机、船、火车等）。氢瓶放置槽采用分体式结构，既能方便氢瓶安放和拿取，又可与瓶身（氢瓶）紧密接触，稳定瓶身的同时又增加了导热效率。
附图说明
18.图1是本发明的结构示意图。
19.图2是本发明的氢瓶的结构示意图。
20.图3是本发明的氢瓶的剖面结构示意图。
21.图4是本发明的支架的结构示意图。
22.图5是本发明的氢瓶放置槽的分解图。
23.图6是本发明的管线集成件的结构示意图。
24.图中：1、框架；2、输出管；3、氢瓶；4、充/释氢管；5、把手；6、耐压层；7、防耗层；8、储氢合金架；9、氢瓶放置槽；10、穿出孔；11、安装架；12、管线孔；13、盖板；14、底板槽；15、连通管；16、管线固定片；17、接头。
具体实施方式
25.下面通过实例并结合附图对本发明作进一步说明，但不作为对发明的限定。
26.在图1所示的结构中，本发明所设计的片式氢瓶集成模组，包括氢瓶、支架和控制器，支架包括框架1和管线集成件，氢瓶3可装卸式设置在框架1上，氢瓶3的设置数量应根据使用环境（车辆、飞机、船、火车等）的燃料载荷空间（装载框架1的空间）以及设计需要来确定。管线集成件将多个氢瓶输出的氢气集成连通在一起，然后由输出管2统一将氢气输出。控制器用于控制/调节氢气输出量，包括流量传感器、电磁阀和单片机，流量传感器与单片机的输入端电连接，单片机的输出端与电磁阀电连接，流量传感器分别设置在氢瓶的氢气输出端和输出管2上，用于检测氢瓶的氢气流量（流速）和输出管2的氢气流量（流速），电磁阀设置在氢瓶的输出端上。流量传感器分别检测氢瓶氢气释放量、输出管2的总输出量后将信号输送给单片机，单片机根据设定的总输出量通过电磁阀调整单个氢瓶氢气释放量，进而最终调节氢气总输出量（输出管2的氢气流量）。
27.本发明所设计的氢瓶3，如图2、3所示，为片式结构，可以方便在有限空间中有序放置，在氢瓶上设置有充/释氢管4、把手5，充/释氢管4上设置有所述电磁阀，可以对氢瓶充氢气或释放氢气，电磁阀可以控制氢瓶的氢气释放速率（流量），把手5方便氢瓶的安放和拿取。氢瓶的瓶身设计为内外两层双瓶身结构，外层为耐压层6，采用导热性能较好的金属材料制作，如不锈钢、铝、镁、铜及合金、复合材料或其混合物，内层为防耗层7，采用与氢难融合的材料制作，如导热碳纤维，可以减少氢损耗。在氢瓶中设置有储氢合金架8，利用储氢合金吸附氢气，以提高储存氢气能力，减小储氢压力，提高安全性，采用框架结构能避免储氢合金颗粒沉积，有效增加储氢合金与氢气的接触面，提高吸附或释放氢气的速率。
28.本发明所设计的框架1，如图4所示，为方形柱状结构，左侧为氢瓶放置区、右侧为管线集成区。氢瓶放置区中设置有至少一个氢瓶放置槽9，用于放置氢瓶，氢瓶放置槽呈纵向（上下向）分布，每一个氢瓶放置槽9的后部（氢瓶放置区的右侧）设置有穿出孔10，当氢瓶置入氢瓶放置槽9后，氢瓶上的充/释氢管4从穿出孔10中穿出；管线集成区中设置有安装架11，用于安装管线集成件，管线集成区的右侧设置有管线孔12，管线集成件的输出管2由管线孔12引出后与设备用氢设备连接，为设备提供氢气。
29.在实施本发明时，可以以框架1为基本单元，根据设计需要将多个框架进行累加（叠放或平铺）在一起并锁紧固定，以调整氢瓶放置槽的数量（氢瓶数量），从而满足设计要求，使其适用于不同的应用环境（车辆、飞机、船、火车等）。
30.本发明所设计的氢瓶放置槽9，如图5所示，为分体式结构，包括底板槽14和盖板13，底板槽13可拆卸式设置在框架1上，底板槽与盖板之间设置有紧固件，利用紧固件可以
将盖板与底板槽固定。放置氢瓶时，先将氢瓶放置在底板槽14，然后再利用紧固件将盖板13与底板槽14固定，既能方便氢瓶安放和拿取，又可使底板槽14和盖板13与氢瓶的瓶身紧密接触，稳定瓶身的同时又增加了导热效率。
31.本发明所设计的管线集成件，如图6所示，由接头17、管线固定片16、连通管17和输出管2构成，接头17固定在管线固定片16上后与连通管17连通，可以使多个接头呈排列状设置在连通管上，输出管2与连通管17连接。每个接头与一个氢瓶上的充/释氢管4连通，氢瓶释放的氢气在连通管17汇集，然后由输出管2统一输出。
32.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。