一种固态储氢装置的充氢管理方法和系统与流程

本发明属于氢能源，具体地涉及一种固态储氢装置的充氢管理方法和系统。

背景技术：

1、氢原子是最简单的原子，氢气是密度最低的气体，在实际应用中既可以作为原料也可以作为能源，氢能源成为面向二十一世纪的清洁能源。氢能源的两个应用方向是分别是“氢-电”及“氢-热”方向，而氢气的储氢方式也有高压气态、低温液态、有机液态、金属(非金属)固态等，各种储氢形式对应着各自的氢能源应用领域。

2、固态储氢技术主要依据某些物质具有吸放氢特性及伴随着吸放氢过程的热交换现象，利用其高安全性、高体积密度等优点，开展氢能源场景的应用开发。

3、现有的固态储氢装置充氢时，主要通过自然冷却或其他介质(如冷却水)进行换热，其存在的不足在于：换热效率低，充氢时间长，充氢效果差，装置结构复杂，不利于商用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种固态储氢装置的充氢管理方法和系统用以解决上述存在的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种固态储氢装置的充氢管理方法，包括如下步骤：

3、步骤s1，将氢枪接入固态储氢装置的进氢端，并对固态储氢装置的状态进行自检，自检通过后进入步骤s2；

4、步骤s2，打开氢枪开始充氢，控制进氢端进入的氢气的压力为p2，其中p2为固态储氢装置的最优平衡态压力，氢枪输出的氢气温度为temp5，进入步骤s3；

5、步骤s3，实时检测固态储氢装置内的温度，当固态储氢装置内的温度从temp5升至temp2时，控制固态储氢装置的换氢端排出经过换热后的热氢，热氢的温度大于temp5，其中，temp2为固态储氢装置的最高吸氢温度，进入步骤s4；

6、步骤s4，继续实时检测固态储氢装置内的温度，当实际充氢时间达到估计的充氢时间time估充时，判断temp0＜temp2是否成立，若是，则进入步骤s5；否则关闭充氢，其中，temp0为固态储氢装置当前的温度；

7、步骤s5，继续实时检测固态储氢装置内的温度，当固态储氢装置内的温度降至temp4后，且进氢端进入的氢气流量和换氢端排出的热氢流量相同或基本相同，关闭充氢和排氢，充氢结束，其中，temp4为固态储氢装置完成充氢的温度。

8、进一步的，还包括步骤s6：充氢结束后，计算进氢端进入的氢气总流量和换氢端排出的热氢总流量的差值，并将差值存储在固态储氢装置的装置识别单元内。

9、进一步的，所述步骤s1中，对固态储氢装置的状态进行自检包括：判断temp0≥temp1是否成立，若是，则自检不通过，断开氢枪；判断p1≥p2是否成立，若是，则自检不通过，断开氢枪，其中，temp1为固态储氢装置内氢气温度不应超过的值，p1为固态储氢装置的现状压强。

10、进一步的，采用调压阀控制进氢端进入的氢气的压力。

11、进一步的，采用温度传感器来实时检测固态储氢装置内的温度。

12、进一步的，估计的充氢时间time估充＝固态储氢装置储氢量/s吸，s吸为估算的吸氢速率。

13、更进一步的，所述s吸的计算方式为：s吸＝s/(k+1)，k＝δh/(c(h2)*(temp3-temp5))，其中c(h2)是氢气比热容，单位为j/(kg·℃)，δh为储氢材料吸氢焓变参数，单位为j/kg，s为充氢流速，temp3为固态储氢装置的吸氢最优温度。

14、进一步的，所述步骤s3中，换氢端排出的热氢压力为p2*ρ，其中，ρ为确保固态储氢装置的固态储氢材料不进入高于p2吸氢压力平台的常数。

15、进一步的，所述步骤s3中，换氢端排出的热氢输出至加氢机的换氢端进行回收。

16、本发明还公开了一种固态储氢装置的充氢管理系统，该充氢管理系统采用上述的固态储氢装置的充氢管理方法进行充氢管理控制。

17、本发明的有益技术效果：

18、本发明采用冷氢对固态储氢装置进行冷却，冷氢比热容大，换热效率高，充氢速度快，并对充氢过程进行精准控制，充氢效果好，且系统结构简单，使用便捷，利于商用。

技术特征：

1.一种固态储氢装置的充氢管理方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的固态储氢装置的充氢管理方法，其特征在于，还包括步骤s6：充氢结束后，计算进氢端进入的氢气总流量和换氢端排出的热氢总流量的差值，并将差值存储在固态储氢装置的装置识别单元内。

3.根据权利要求1所述的固态储氢装置的充氢管理方法，其特征在于，所述步骤s1中，对固态储氢装置的状态进行自检包括：判断temp0≥temp1是否成立，若是，则自检不通过，断开氢枪；判断p1≥p2是否成立，若是，则自检不通过，断开氢枪，其中，temp1为固态储氢装置内氢气温度不应超过的值，p1为固态储氢装置的现状压强。

4.根据权利要求1所述的固态储氢装置的充氢管理方法，其特征在于，采用调压阀控制进氢端进入的氢气的压力。

5.根据权利要求1所述的固态储氢装置的充氢管理方法，其特征在于，采用温度传感器来实时检测固态储氢装置内的温度。

6.根据权利要求1所述的固态储氢装置的充氢管理方法，其特征在于，估计的充氢时间time估充＝固态储氢装置储氢量/s吸，s吸为估算的吸氢速率。

7.根据权利要求6所述的固态储氢装置的充氢管理方法，其特征在于，所述s吸的计算方式为：s吸＝s/(k+1)，k＝δh/(c(h2)*(temp3-temp5))，其中c(h2)是氢气比热容，单位为j/(kg·℃)，δh为储氢材料吸氢焓变参数，单位为j/kg，s为充氢流速，temp3为固态储氢装置的吸氢最优温度。

8.根据权利要求1所述的固态储氢装置的充氢管理方法，其特征在于，所述步骤s3中，换氢端排出的热氢压力为p2*ρ，其中，ρ为确保固态储氢装置的固态储氢材料不进入高于p2吸氢压力平台的常数。

9.根据权利要求1所述的固态储氢装置的充氢管理方法，其特征在于，所述步骤s3中，换氢端排出的热氢输出至加氢机的换氢端进行回收。

10.一种固态储氢装置的充氢管理系统，其特征在于，该充氢管理系统采用权利要求1-9任意一项所述的固态储氢装置的充氢管理方法进行充氢管理控制。

技术总结本发明公开了一种固态储氢装置的充氢管理方法，包括步骤：步骤S1，将氢枪接入固态储氢装置的进氢端，并对固态储氢装置的状态进行自检；步骤S2，打开氢枪开始充氢，控制进氢端进入的氢气压力为P2；步骤S3，实时检测固态储氢装置内的温度，当固态储氢装置内温度从Temp5升至Temp2时，控制固态储氢装置的换氢端排出经过换热后的热氢；步骤S4，继续实时检测固态储氢装置内的温度，当实际充氢时间达到估计的充氢时间时，判断Temp0＜Temp2是否成立，如是，则进入步骤S5；否则关闭充氢；步骤S5，继续实时检测固态储氢装置内的温度，当固态储氢装置内的温度降至Temp4后，且进入的氢气流量和排出的热氢流量相同或基本相同，充氢结束。技术研发人员：郭腾骏,吴刚受保护的技术使用者：厦门氢鸢科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5