一种气态储氢器用安全防护装置的制作方法

本发明涉及储氢器防护，具体为一种气态储氢器用安全防护装置。

背景技术：

1、气态储氢器是一种常见的储氢方式，它通过将氢气压缩至高压罐中实现储氢。气态储氢技术主要应用于运输领域，加氢站和燃料电池车上均应用高压储氢瓶作为储氢装置。这种储氢方式具有设备成熟、应用广泛的特点，但是安全性和稳定性要求较高，且在运输过程中存在损耗风险。

2、气态储氢器的安全防护措施是氢能安全科学研究及事故防控的重要组成部分，对于确保氢能产业的健康发展至关重要。气态储氢器所面对的两个主要需要防护的点是安全温度以及氢气泄漏的问题。其中气态储氢器的安全温度是确保氢气安全储存的关键因素之一。在高压气态储氢中，氢气被压缩并储存在耐高压的容器内，储氢器通常在常温下操作，但温度控制仍然非常重要以避免过热导致的安全风险；其次气态储氢器在碰撞情况下可能会带来氢气泄漏和随后可能的燃烧或爆炸风险。氢气具有易燃性和爆炸性，其燃烧范围宽，最小点火能极低，这使得在任何泄漏情况下都存在较大的火灾和爆炸风险。

3、目前的气态储氢器的温度控制会通过安装热压力释放装置来解决，防泄漏则是通过使用抗氢脆性能良好的材料搭配普通压力容器用钢制造成的瓶体来提高安全性，然而气态储氢器在现实中不可避免地会产生碰撞例如搬运时的失误或者地面 的震动，因此需要一种气态储氢器用安全防护装置来提高安全性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种气态储氢器用安全防护装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种气态储氢器用安全防护装置，包括储氢器和防护系统，所述储氢器包括内胆和碳纤维壳，所述防护系统包括内防护组件、外防护组件以及气泵，其中所述碳纤维壳包裹在内胆外侧，所述内胆为双层空心结构，所述内防护组件设置在内胆与碳纤维壳之间，所述外防护组件设置在储氢器外部，所述内防护组件、外防护组件分别连接气泵，所述内防护组件用于在储氢器产生碰撞时为内胆提供缓冲并监测内胆状态，所述外防护组件用于为储氢器外部碰撞提供缓冲以及为储氢器发生掉落、倾倒提供防护。

3、根据上述技术方案，所述内胆空心层设置有数个隔板一以将空心区域划分为各单元分区，所述内胆包括内层板和外层板，所述外层板上开设有数个通孔以及气孔，所述内防护组件包括数个挤压板、伸缩杆、弹簧一以及压力感应模块一，其中所述挤压板滑动设置在内胆空心层各单元分区内，所述压力感应模块一设置在碳纤维壳内，所述弹簧一两端分别连接挤压板与压力感应模块一，所述伸缩杆套设在弹簧一外部，所述气孔连接气泵。

4、根据上述技术方案，所述外防护组件包括固定架、气垫、隔板二、弹簧二、按压板以及压力感应模块二，其中所述固定架包括两个环形架以及若干连接架，所述两个环形架分别套设在储氢器两端，所述连接架连接两个环形架，所述气垫设置在固定架与储氢器之间且连接气泵，所述两个环形架开设有环形槽，所述隔板二间隔设置在环形槽内，所述压力感应模块二设置在环形槽内，所述弹簧二两端分别连接压力感应模块二与按压板，所述按压板滑动设置在环形槽内且按压板表面超出环形架表面高度。

5、根据上述技术方案，所述气泵外接有低温气体储存箱，所述挤压板采用导热性良好的金属材质。

6、根据上述技术方案，所述两个环形架上设置有红外测距模块，所述红外测距模块用于检测储氢器是否发生倾倒或者搬运时掉落的情况。

7、根据上述技术方案，所述内胆采用高密度聚合物材料，所述碳纤维壳外包裹有玻璃纤维强化树脂层。

8、根据上述技术方案，所述储氢器还包括瓶口关闭阀和热压力释放装置，其中所述热压力释放装置设置在瓶口关闭阀上，所述瓶口关闭阀朝向内胆内侧设置有温度传感器，用于检测储氢器内氢气温度。

9、根据上述技术方案，所述热压力释放装置连接有低温密封箱，用于封存热压力释放装置释放的高温氢气。

10、根据上述技术方案，所述防护系统还包括预防模块、状态检测模块以及异常处理模块，其中所述预防模块用于对碰撞、倾倒进行识别以提前做好防护措施，所述状态检测模块用于检测储氢器本体状态以及氢气温度情况，判断是否出现可能造成氢气泄漏的破损以及异常高温，所述异常处理模块用于针对异常破损或者高温做出相应的处理。

11、根据上述技术方案，具体防护方法如下：

12、s1：碰撞防护，在储氢器转运或者日常放置的过程中，防护系统会对储氢器产生的碰撞或者掉落进行识别，内防护组件和外防护组件会针对不同情况进行提前防护以避免对储氢器本体的损坏，从而降低储氢器因为外界因素而泄漏的可能性；

13、s2:高温防护，在储氢器储存有氢气时，防护系统会对储氢器内的温度进行检测，将高温等级划分为一般高温或者异常高温，高温等级由人为设定，针对不同高温状态进行防护。

14、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过设置有防护系统，可以就碰撞距离大小、频率对碰撞等级进行划分，对于一般碰撞等级，可以依靠所设置的内外防护结构对储氢器外部和内部进行双重防护，对于异常碰撞等级，可以紧急弹出气垫进行缓冲，降低了碰撞对储氢器造成的影响，避免了氢气因外力影响发生泄漏的可能性；通过设置有压力感应模块一，可以对内胆的压力状态进行检测分析，针对不同的内压状态进行平衡，避免超出内胆材料的强度极限，进一步提高了安全性。

技术特征：

1.一种气态储氢器用安全防护装置，包括储氢器和防护系统，其特征在于：所述储氢器包括内胆（1）和碳纤维壳（2），所述防护系统包括内防护组件（3）、外防护组件（4）以及气泵（5），其中所述碳纤维壳（2）包裹在内胆（1）外侧，所述内胆（1）为双层空心结构，所述内防护组件（3）设置在内胆（1）与碳纤维壳（2）之间，所述外防护组件（4）设置在储氢器外部，所述内防护组件（3）、外防护组件（4）分别连接气泵（5），所述内防护组件（3）用于在储氢器产生碰撞时为内胆（1）提供缓冲并监测内胆（1）状态，所述外防护组件（4）用于为储氢器外部碰撞提供缓冲以及为储氢器发生掉落、倾倒提供防护；

2.根据权利要求1所述的一种气态储氢器用安全防护装置，其特征在于：所述外防护组件（4）包括固定架（41）、气垫（42）、隔板二（43）、弹簧二（44）、按压板（45）以及压力感应模块二（46），其中所述固定架（41）包括两个环形架（411）以及若干连接架（412），所述两个环形架（411）分别套设在储氢器两端，所述连接架（412）连接两个环形架（411），所述气垫（42）设置在固定架（41）与储氢器之间且连接气泵（5），所述两个环形架（411）开设有环形槽，所述隔板二（43）间隔设置在环形槽内，所述压力感应模块二（46）设置在环形槽内，所述弹簧二（44）两端分别连接压力感应模块二（46）与按压板（45），所述按压板（45）滑动设置在环形槽内且按压板（45）表面超出环形架（411）表面高度。

3.根据权利要求2所述的一种气态储氢器用安全防护装置，其特征在于：所述气泵（5）外接有低温气体储存箱。

4.根据权利要求2所述的一种气态储氢器用安全防护装置，其特征在于：所述挤压板（31）采用导热性良好的金属材质，所述内胆（1）采用高密度聚合物材料，所述碳纤维壳（2）外包裹有玻璃纤维强化树脂层。

5.根据权利要求2所述的一种气态储氢器用安全防护装置，其特征在于：所述环形架（411）上设置有红外测距模块，所述红外测距模块用于检测储氢器是否发生倾倒或者搬运时掉落的情况。

6.根据权利要求5所述的一种气态储氢器用安全防护装置，其特征在于：所述储氢器还包括瓶口关闭阀（7）和热压力释放装置（8），其中所述热压力释放装置（8）设置在瓶口关闭阀（7）上，所述瓶口关闭阀（7）朝向内胆（1）内侧设置有温度传感器（71），用于检测储氢器内氢气温度。

7.根据权利要求6所述的一种气态储氢器用安全防护装置，其特征在于：所述热压力释放装置（8）连接有低温密封箱（81），用于封存热压力释放装置（8）释放的高温氢气。

8.一种气态储氢器用安全防护装置的防护方法，是基于权利要求7所述的一种气态储氢器用安全防护装置所实施的，其特征在于：具体防护方法如下：

9.根据权利要求8所述的一种气态储氢器用安全防护装置的防护方法，其特征在于：s1具体内容如下：

10.根据权利要求8所述的一种气态储氢器用安全防护装置的防护方法，其特征在于：s2具体内容如下：

技术总结本发明公开了一种气态储氢器用安全防护装置，涉及储氢器防护领域，包括储氢器和防护系统，所述储氢器包括内胆和碳纤维壳，所述防护系统包括内防护组件、外防护组件以及气泵，其中所述碳纤维壳包裹在内胆外侧，所述内胆为双层空心结构，所述内防护组件设置在内胆与碳纤维壳之间，所述外防护组件设置在储氢器外部，所述内防护组件、外防护组件分别连接气泵，所述内防护组件用于在储氢器产生碰撞时为内胆提供缓冲并监测内胆状态，所述外防护组件用于为储氢器外部碰撞提供缓冲以及为储氢器发生掉落、倾倒提供防护。本发明，可以为储氢器提供碰撞防护和热压防护，同时能够平衡内压，提高了安全性。技术研发人员：吕新宇,孙哲,杨阳受保护的技术使用者：江苏常氢科技工程研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/17