一种氢能车用固态储氢瓶和氢电混能两轮车-k8凯发

本发明涉及氢能车辆，尤其涉及一种氢能车用固态储氢瓶和氢电混能两轮车。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

2、氢能作为清洁高效的二次能源一直备受人们关注，如能当做能源载体更好的利用在现代可再生能源系统中，将解决风能和太阳能在其运行中的间歇性问题。当前，已具有实用化的储氢方式主要为三种：高压气态储氢、低温液态储氢和基于储氢合金的固态储氢。相较于前两种储氢方式，固态储氢具有储氢密度高、压力低、安全性好、氢气纯度高等优点，是未来氢能储运技术的重要发展方向。

3、目前，两轮车的动力来源多为蓄电池。蓄电池主要以铅酸电池和锂电池为主，铅酸电池，充放循环可在400次，寿命在两年左右，锂电池性能优于铅酸电池，充放超过500次，寿命在4-5年。根据电池大小不同，行驶里程可在30-90公里左右。目前，高能量比的电池，科研人员正在积极研发。

4、氢能两轮车，顾名思义，是以氢气作为能源，通过化学反应实现化学能转换为电能，再由电能转换为机械能推动车辆前进，来实现氢的利用。最大的好处在于它是与空气中的氧反应，产物只有水蒸气，是真正意义上的零污染，有效减少了传统汽油车辆造成的环境污染。

5、纵使低压固态储氢技术有如此多优势，但是由于在充放氢过程中储氢合金材料较低的充放氢速率导致供氢过程不能连续持久，无法满足人们日常生活生产需要。

6、目前，固态储氢瓶运用在氢能车辆上以及氢能两轮车主要有以下几个问题：

7、1.保证固态储氢罐体在使用过程中的安全。由于社会上氢气球自燃爆炸事件屡见不鲜，导致人们已经到谈氢色变的地步。虽然相较于高压储氢方式，固态储氢瓶在安全方便具有较大优势，但如何保证罐体在储运、装卸、维护过程或发生不可控事件过程中保证罐体不漏气一直是首要问题。

8、2.提高固氢车的整体使用性能。目前，车载储氢罐正朝着反应快、低压力、大容量、轻量化的目标发展。就现有技术来看，氢能车辆上的储能装置应用，多为高压储运方式。而固态金属储氢方式，无法大规模应用在移动设备上是因为氢气在利用的过程中受到化学反应的影响，虽然储氢合金自身具有很快的吸/放氢速度，但由于热效应的产生，对储氢罐体的快速传热有很高的要求，如何进行热管理是设计储氢罐体过程中不可不考虑的问题。再者，较为成熟的储氢合金多为碱金属或碱土金属，密度较大，不利于在车辆上大量使用，大容量无法满足轻量化。如何权衡分配合理用量，也是重要的问题。

9、3.降低生产制造固氢罐及氢能两轮车成本。现有固态储氢罐体设计结构较为复杂，且氢能两轮车相比于传统燃油车和电池能源车成本高，不利于大规模生产制造。

10、4.持续稳定供氢提高供能系统稳定性。储氢材料无法内部克服自身供氢流量问题，导致能量供给的间歇性。导致氢能车辆的单次行驶历程大幅下降。

11、为解决上述问题，cn213177651u公开了一种固态储氢罐，通过设有多个储氢床体原件元件、导气管、过滤片和阀门，以及储氢床体元件之间的柔性包裹层来提高储氢罐体的综合性能，在一定程度上解决了罐体换热问题，加快了充放氢效率，提高固态储氢罐的使用寿命。其存在的弊端在于：(1)制造工艺复杂难以大规模生产(2)储氢罐体容量有所提高，但罐体总质量较大，不适合应用在移动设备上。

12、cn102242861a公开了一种储氢合金罐,设置管状热交换器,提高系统的热交换效率,并将储氢合金粉末装填在多孔或纤维结构中,用于避免合金粉化聚集而导致的板结和应力集中,该方法尽管采用了环形多孔传质模块,但所采用的多孔或纤维结构对于提高储氢材料床体的传热性能效果不佳,且热交换器设置复杂,使得环形多孔传质模块的难以装填均匀。

13、cn112009614a公开了一种氢能助力两轮车，具体而言，采用低压固态储氢供氢系统，为氢能车辆提供助力。每个车采用氢能供助力或动力，可以做到绿色、低碳、环保出行。其存在的不足在于：一是低压固态储氢供氢系统需要额外加热牺牲整车性能，二是氢能助力两轮车搭载200w低功率燃料电池，性能偏低无法满足大众生活需要，在使用过程中无法独立完成车辆驱动，与现有电池能源车比较没有较大优势。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的是提供一种氢能车用固态储氢瓶及氢电混能两轮车，以解决固态储氢罐在实际运用中罐体安全性差、换热性能差、储氢合金在罐体中分布不均匀导致局部应力集中、储氢量低的问题，结合氢能车和电能车各自优点，实现氢电混能车辆供能系统安全高效。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

3、一种氢能车用固态储氢瓶，包括主罐体和导气管，所述主罐体内部设置有内胆，所述主罐体的环周侧设置有减震装置；所述内胆内部设置有多个储氢单元，所述内胆沿高度方向的两端部分别竖直设置有固定盘，所述固定盘位于所述内胆的外部，所述内胆的环周侧开设有开孔；

4、所述储氢单元包括用于包裹储氢材料的铜网，所述铜网沿长度方向的两端设置有铜箔，所述铜箔用于分隔相邻的储氢单元；

5、所述导气管的一端部与所述储氢单元连通，所述导气管的另一端部穿过所述主罐体，且连通有充放氢单元。

6、通过采用上述技术方案，减震装置采用弹力来缓解固态储氢罐体在氢能车辆行驶过程中的颠簸振动，减少使用过程中的固态储氢罐体损耗，保证固态储氢罐体可以长期使用；储氢单元中储氢材料散装填放，填料总容积60-80％，剩余容积保证储氢材料在吸氢过程中膨胀留有空间，再用铜箔将储氢单元分隔开，在内胆内部形成良好结构支撑，防止料体分布不均导致局部应力过大；固态储氢材料为ti-mn基ab2型或稀土基ab5型储氢材料的一种或其组成物，具有较高的储氢量、适宜的充放氢温度并且安全可控。

7、进一步的，所述充放氢单元包括罐体封头、充放氢接口和保护罩；

8、所述充放氢接口的一端部穿过所述主罐体与所述导气管的另一端部连通，所述充放氢接口的另一端部设置有罐体瓶阀；所述罐体封头设置于所述充放氢接口与所述主罐体的连接处，所述保护罩设置于所述主罐体，且所述保护罩包围所述罐体封头、所述充放氢接口和所述罐体瓶阀；

9、所述保护罩开设有管路通孔。

10、通过采用上述技术方案，管路通孔用于便于通过管路连接罐体和氢燃料电池，主罐体与保护罩和罐体封头固定，保证罐体具有良好的气密性。

11、优选的，所述保护罩内部设置有氢气报警器。

12、通过采用上述技术方案，保证固态储氢罐体在使用过程中如有漏气可及时发现。

13、优选的，所述导气管和所述充放氢接口的连通处设置有防漏网，所述防漏网包围所述导气管和所述充放氢接口的连通处。

14、通过采用上述技术方案，在导气管和充放氢接口的连通处叠加多层防漏网(铜网)形成固态储氢罐体二级过滤，防止料体外漏。

15、进一步的，所述导气管的环周侧开设有多个导气开孔，所述导气开孔沿所述导气管的长度方向均匀分布；

16、所述导气管的环周侧设置有防漏网，所述防漏网覆盖所述导气开孔。

17、通过采用上述技术方案，导气管缠绕防漏网(2000-10000目铜网)，保证以粉体形式存在的储氢合金在放氢过程中不会外漏。

18、进一步的，所述开孔的数量为多个，所述开孔沿所述内胆的高度方向均匀分布；

19、所述内胆的环周侧还设置有多个导气槽，所述导气槽沿所述内胆的圆周方向均匀分布。

20、通过采用上述技术方案，保证罐内储氢合金与氢气充分接触，提高充放氢性能。

21、本发明实施例还提供了一种氢电混能两轮车，基于上述的氢能车用固态储氢瓶，包括车架、储氢供氢单元、控制单元和储电发电单元；所述车架设置有第一腔室和第二腔室，所述第一腔室位于所述车架的踏板下方，所述第二腔室位于所述车架的座位下方，所述第一腔室和所述第二腔室连通；

22、所述储氢供氢单元设置于所述第一腔室，所述储电发电单元和所述控制单元设置于所述第二腔室。

23、通过采用上述技术方案，采用燃料电池电堆发电同蓄电池供电的氢电混能驱动模式，发挥氢能车和电能车各自优势，实现两轮车性能的提高。

24、进一步的，所述储氢供氢单元包括氢能车用固态储氢瓶、供氢阀门、减压阀和换热箱体，所述氢能车用固态储氢瓶设置于所述换热箱体内部，所述供氢阀门设置于所述氢能车用固态储氢瓶，所述减压阀与所述供氢阀门连通；

25、所述换热箱体沿长度方向的一侧开设有换热开孔，所述换热箱体沿宽度方向的一侧开设有余热进口。

26、通过采用上述技术方案，氢能车用固态储氢瓶采用快插接头，方便氢能车用固态储氢瓶换瓶；工作时氢气分别通过供氢阀门、减压阀门供给燃料电池；氢气耗尽时采用换瓶或在线充氢完成氢气的充装；采用燃料电池电堆余热再利用的方式供给储氢供氢单元放氢吸热需要，既减少热排放，又不需要外部提供加热环境。

27、进一步的，所述储电发电单元包括燃料电池电堆、进气电磁阀、排气电磁阀、逆变器、蓄电池和燃料电池风扇；

28、所述燃料电池电堆与所述进气电磁阀电连接，所述进气电磁阀与所述减压阀电连接；所述燃料电池电堆与所述排气电磁阀和所述逆变器分别电连接，所述蓄电池和所述逆变器电连接，所述逆变器和所述燃料电池风扇电连接。

29、进一步的，所述控制单元包括燃料电堆控制器、电机控制器和电机；

30、所述燃料电堆控制器与所述燃料电池电堆、所述蓄电池和所述电机控制器分别电连接，所述电机控制器和所述电机电连接。

31、本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

32、1、本发明提供的氢能车用固态储氢瓶，可以实现主罐体和内胆等多个零部件的同时加工，再进行组装，大大的缩减了常规方法制造罐体周期长的问题，结构简单，而且降低了成本，适合大规模生产。

33、2、本发明提供的氢能车用固态储氢瓶，将储氢单元作为储氢合金的直接接触容器，采用铜箔间隔，相较于常规隔板式和包裹式技术厚度减小，节省了主罐体内部有限空间，还增加了储氢单元之间的结构稳定性，又大大提高跟储氢合金的接触面积，提高了固态储氢罐体的换热性能。

34、3、本发明提供的氢能车用固态储氢瓶，在主罐体内部设有多级储氢材料防泄漏装置，且罐体厚度要求压力标准远高于工作压力，适合多种储氢材料。在保证安全的前提下，同时争取更大储氢量，并且配有氢气报警仪和减震装置，保证固态储氢罐体能长期使用。

35、4、本发明提供的氢电混能两轮车，通过氢能车用固氢瓶优化的罐内设计可以高效充放氢，并且具有高效自身热管理结构实现快速换热，采用低压固态储氢方式，实现安全储氢供氢，实现绿色出行低碳出行；同时具有罐体更换便捷等好处。

36、5、本发明提供的氢电混能两轮车，采用所述第一腔室和第二腔室成l型逆时针旋转90度连接，第一腔室位于车架的踏板下方，第二腔室位于车架的座位下方，第一腔室和第二腔室连通，燃料电池电堆在第二腔室最下方，利用燃料电池电堆发电时风扇吹出的余热供给第一腔室储氢单元放氢，利用燃料电池电堆反应余热回收再利用供给储氢系统放氢吸热需要，减少热排放，能量利用率高。

37、6、本发明提供的氢电混能两轮车，采用燃料电池电堆发电和蓄电池储电供电共同驱动电机模式，通过控制系统协调两大发电模块，实现储氢系统高效利用，转移储氢合金材料自身问题到现有可以实现的技术上解决，大幅提升储氢合金材料在实际使用中的放氢量，具有续航里程长，流量供给足的优势。