一种基于蓄冷储氢罐的氢能冷链车及其使用方法

1.本发明属于冷链运输领域，涉及一种基于蓄冷储氢罐的氢能冷链车及其使用方法。
2.背景介绍
3.冷链物流是保障食品、药品流通安全的关键环节，随着现代人们生活质量的提升，对新鲜水果蔬菜等农产品和低温保存的药品需求量增大，冷链物流行业也越发的重要，但现有的冷链技术存在着基础设施不足、货品损耗率高、失温问题严重等问题，而且传统的冷链油车存在着油耗高、环境污染大，运输成本高，且现有储氢冷链车的冰蓄冷密度较低、相变温度低、制冷机组效率低，且储氢系统储氢能力弱，针对上述存在的问题，研究设计一种新型的基于蓄冷储氢罐的氢能冷链车及其使用方法，解决现有冷链运输过程中所存在的问题是十分必要的。


技术实现要素：

4.本发明为解决现有冷链运输中存在的上述问题，提出了一种基于蓄冷储氢罐的氢能冷链车及其使用方法。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种基于蓄冷储氢罐的氢能冷链车，包括车体、发动机、储氢装置和气泵，还包括蓄冷储氢罐以及设置在车体内部的换热盘管和溶液泵；所述蓄冷储氢罐包括罐体、蓄冷盘管、第五单向阀、第六单向阀和气阀，其中，所述蓄冷盘管位于罐体内部，两端分别通过所述第五单向阀、第六单向阀与罐体外部管路联通，罐体通过所述气阀与外部气体管路联通，所述蓄冷盘管与罐体间隙内设有水和水合物生成促进剂；所述换热盘管的一端通过所述溶液泵与所述蓄冷储氢罐的第六单向阀连接，所述换热盘管的另一端与所述蓄冷储氢罐的第五单向阀连接；所述储氢装置一端通过管路与所述蓄冷储氢罐的气阀连接，储氢装置另一端依次连接气泵和发动机。
6.优选的，所述蓄冷盘管出口端通过第二支管路与所述换热盘管的入口端连接，所述第二支管路上设有第一单向阀，所述溶液泵设于所述第一单向阀与所述换热盘管之间，所述蓄冷盘管的入口端通过所述第一支管路与所述换热盘管的出口端连接，所述第一支管路上设有第二单向阀，所述储氢装置与蓄冷储氢罐之间连接的管路为第三支管路，所述第三支管路上设有第三单向阀。
7.优选的，所述第三单向阀与所述储氢装置之间设有干燥装置。
8.优选的，所述干燥装置内部装有无水氯化钙或无水硫酸镁。
9.优选的，所述蓄冷储氢罐的罐体为金属材质，所述罐体外部包设有隔热层，所述隔热层为聚氨酯泡沫，所述罐体高为940mm，直径为165mm，内部容积为10l。
10.优选的，所述水合物生成促进剂为tbab或thf。
11.优选的，所述蓄冷盘管为螺旋形无缝碳钢管，所述螺旋形无缝碳钢管的直径为8cm，壁厚为1cm。
12.优选的，所述换热盘管为翅片换热管，所述换热盘管均匀分布于所述车体顶部，所
述换热盘管的材质为铜。
13.优选的，所述储氢装置与所述气泵之间设有第四单向阀。
14.一种基于蓄冷储氢罐的氢能冷链车使用方法，包括如下步骤：
15.s1.打开所述蓄冷储氢罐的气阀，接通外界高压氢气，使所述蓄冷储氢罐的内部充满高压氢气；
16.s2.打开所述第五单向阀和第六单向阀，将所述蓄冷储氢罐的接口接通至外界制冷机组，使低温载冷液流经制冷机组降温后流进所述蓄冷盘管使所述蓄冷储氢罐罐内温度降低，使氢气和水生成水合物，储存氢气和冷量；
17.s3.当s1储氢和s2蓄冷完成后，关闭所述蓄冷储氢罐的气阀、第五单向阀和第六单向阀；
18.s4.再将所述蓄冷储氢罐的第五单向阀、第六单向阀和气阀分别连接至所述车体内部的第一支管路、第二支管路和第三支管路；
19.s5.打开所述第六单向阀、第二支管路上的第一单向阀、第一支管路上的第二单向阀、第五单向阀和溶液泵，载冷液在所述蓄冷盘管内吸收氢气水合物的冷量降温，经所述第二支管路至所述换热盘管处，与所述车体内的空气换热，降低所述车体内温度，然后经所述第一支管路回到所述蓄冷盘管再次降温，降温后再经所述第二支管路至所述换热盘管处与所述车体内的空气换热，如此继续循环降低车厢温度；
20.s6.换热后氢气水合物分解，打开所述气阀，所述蓄冷储氢罐内的氢气经过所述第三支管路上的第三单向阀进入干燥装置中，除去氢气中混合的水再进入所述储氢装置中；
21.s7.当氢能冷链车运动时，打开储氢装置与所述气泵之间的第四单向阀，通过控制所述气泵的功率调节氢气进入所述发动机的速率，进而调节所述发动机的功率。
22.本发明的一种基于蓄冷储氢罐的氢能冷链车及其使用方法，采用水合物蓄冷储氢系统，可利用水合物在分解时稳定持续地释放冷量维持冷链环境温度，实现自然释冷、一箱到底，充分利用水合物发生化学变化时生成氢气并吸收冷量的特性，进行储氢和蓄冷，在分解时释放的氢气可用作冷链车的清洁燃料，克服了传统冷链车油耗高、环境污染大、运输成本高等缺点，具有节能，高效，无污染的特点，将水合物蓄冷储氢与冷链运输结合，充分利用氢气水合物生成时产生的能量，实现节能减排以及能量的多重利用。
附图说明
23.图1是一种水合物蓄冷储氢的氢能冷链车的结构示意图；
24.图2是蓄冷储氢罐的结构示意图。
25.图中：1、车体，2、发动机，3、蓄冷储氢罐，4、储氢装置，5、换热盘管，6、蓄冷盘管，7、第一支管路，8、第二支管路，9、第三支管路，10、第一单向阀，11、第二单向阀，12、第三单向阀，13、第四单向阀，14、第五单向阀，15、第六单向阀，16、气阀，17、溶液泵，18、干燥装置，19、气泵。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
27.实施例1
28.本实施例的一种基于蓄冷储氢罐的氢能冷链车，如图1所示，包括车体1、发动机2、储氢装置4和气泵19，还包括蓄冷储氢罐3以及设置在车体1内部的换热盘管5和溶液泵17，如图2所示，蓄冷储氢罐3包括罐体、蓄冷盘管6、第五单向阀14、第六单向阀15和气阀16，其中，蓄冷盘管6位于罐体内部，两端分别通过第五单向阀14、第六单向阀15与罐体外部管路联通，罐体通过气阀16与外部气体管路联通，蓄冷盘管6与罐体间隙内设有水和水合物生成促进剂；换热盘管5的一端通过溶液泵17与蓄冷储氢罐3的第六单向阀15连接，换热盘管5的另一端与蓄冷储氢罐3的第五单向阀14连接；储氢装置4一端通过管路与蓄冷储氢罐3的气阀16连接，储氢装置4另一端依次连接气泵19和发动机2。
29.蓄冷盘管6出口端通过第二支管路8与换热盘管5的入口端连接，第二支管路8上设有第一单向阀10，溶液泵17设于第一单向阀10与换热盘管5之间，蓄冷盘管6的入口端通过第一支管路7与换热盘管5的出口端连接，第一支管路7上设有第二单向阀11，储氢装置4与蓄冷储氢罐3之间连接的管路为第三支管路9，第三支管路9上设有第三单向阀12。蓄冷储氢罐3与第一支管路7、第二支管路8和第三支管路9均可以通过接口连接，通过接口连接可以更加方便进行蓄冷储氢罐3的更换。第三单向阀12与储氢装置4之间设有干燥装置18，干燥装置18内部装有无水氯化钙或无水硫酸镁等中性干燥剂。蓄冷储氢罐3的罐体为金属材质，罐体外部包设有隔热层，隔热层为聚氨酯泡沫，罐体高为940mm，直径为165mm，内部容积为10l。可以一次性放置多个蓄冷储氢罐3在冷链车上，方便进行蓄冷储氢罐3的更换，蓄冷储氢罐3罐体内的水合物生成促进剂可以为tbab(四丁基溴化铵)或thf(四氢呋喃)，可以促进氢气水合物生成。蓄冷盘管6为螺旋形无缝碳钢管，螺旋形无缝碳钢管的直径为8cm，壁厚为1cm，使蓄冷盘管6能承受较大压强。换热盘管5为翅片换热管，换热盘管5均匀分布于车体1顶部，换热盘管5的材质可以为铜等导热材料。
30.实施例2
31.本实施例的一种基于蓄冷储氢罐的氢能冷链车使用方法，包括如下步骤：
32.s1.打开蓄冷储氢罐3的气阀16，接通外界高压氢气，使蓄冷储氢罐3的内部充满高压氢气；
33.依托国内峰谷电价政策，可以在夜间电价低谷时段对蓄冷储氢罐3进行蓄冷储氢作业；
34.s2.打开第五单向阀14和第六单向阀15，将蓄冷储氢罐3的接口接通至外界制冷机组，使低温载冷液流经制冷机组降温后流进蓄冷盘管6使蓄冷储氢罐3罐内温度降低，使氢气和水生成水合物，储存氢气和冷量；
35.s3.当s1储氢和s2蓄冷完成后，关闭蓄冷储氢罐3的气阀16、第五单向阀14和第六单向阀15；
36.蓄冷和储氢完成后，可以将该批储能完成的蓄冷储氢罐3取出封装储存等待使用，同时可放入下一批蓄冷储氢罐3进行连续蓄冷储氢作业；
37.s4.再将蓄冷储氢罐3的第五单向阀14、第六单向阀15和气阀16分别连接至车体1内部的第一支管路7、第二支管路8和第三支管路9；
38.s5.打开第六单向阀15、第二支管路8上的第一单向阀10、第一支管路7上的第二单向阀11、第五单向阀14和溶液泵17，载冷液在蓄冷盘管6内吸收氢气水合物的冷量降温，经
第二支管路8至换热盘管5处，与车体1内的空气换热，降低车体1内温度，然后经第一支管路7回到蓄冷盘管6再次降温，降温后再经第二支管路8至换热盘管5处与车体1内的空气换热，如此继续循环降低车厢温度；
39.s6.换热后氢气水合物分解，打开气阀16，蓄冷储氢罐3内的氢气经过第三支管路9上的第三单向阀12进入干燥装置18中，除去氢气中混合的水再进入储氢装置4中；
40.s7.当氢能冷链车运动时，打开储氢装置4与气泵19之间的第四单向阀13，通过控制气泵19的功率调节氢气进入发动机2的速率，进而调节发动机2的功率。
41.本发明将水合物蓄冷储氢与冷链运输结合，充分利用氢气水合物生成时产生的能量，实现节能减排以及能量的多重利用，也克服了传统冷链车油耗高、环境污染大、运输成本高等缺点。
42.本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。