[go: up one dir, main page]

RU2315903C1 - Device for storing and supplying hydrogen in power plant of vehicle - Google Patents

Device for storing and supplying hydrogen in power plant of vehicle Download PDF

Info

Publication number
RU2315903C1
RU2315903C1 RU2006146914/06A RU2006146914A RU2315903C1 RU 2315903 C1 RU2315903 C1 RU 2315903C1 RU 2006146914/06 A RU2006146914/06 A RU 2006146914/06A RU 2006146914 A RU2006146914 A RU 2006146914A RU 2315903 C1 RU2315903 C1 RU 2315903C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen
socket
casing
power plant
collector
Prior art date
Application number
RU2006146914/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Витальевич Горячев
Original Assignee
Игорь Витальевич Горячев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Витальевич Горячев filed Critical Игорь Витальевич Горячев
Priority to RU2006146914/06A priority Critical patent/RU2315903C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2315903C1 publication Critical patent/RU2315903C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Landscapes

  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

FIELD: automotive industry.
SUBSTANCE: device comprises fuel compartment with containers and tank for hydrogen, collector, heater, and branch pipes for supplying and discharging hydrogen. The fuel compartment has a set of sockets that receives the hydrogen tanks with board storage of hydrogen. Each of the sockets is connected with the outlet branch pipe through the electrically controlled shut-off valve with the hydrogen collector. A pressure pickup is mounted at the outlet of each socket, and each socket receives the temperature gage. The heater of the device is made of a microwave emitters and infrared emitters. The sockets are made of a composite material and provided with hatch made of the same material. The outer side of the housing and hatch are protected with the metallic shield . The housing receives the adjusting perforated casing made of a radio-transparent material. The microwave emitter is interposed between the outer surface of the casing and inner surface of the housing. An infrared emitter connected with a power source is mounted at the face of each socket.
EFFECT: reduced explosion hazard.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к средствам хранения и подачи газов, преимущественно водорода и его изотопов, в частности к области водородной энергетики - аккумулированию и хранению водорода, использованию водорода в качестве топлива для автомобилей с двигателем внутреннего сгорания или электромобилей с электрохимическим генератором на основе топливных элементов.The invention relates to means for storing and supplying gases, mainly hydrogen and its isotopes, in particular to the field of hydrogen energy - accumulating and storing hydrogen, using hydrogen as fuel for cars with an internal combustion engine or electric vehicles with an electrochemical generator based on fuel cells.

Известно устройство для хранения водорода в виде емкости, состоящей из герметичного корпуса, технологических патрубков, внутренней теплообменной поверхности и наполнителя-аккумулятора водорода, размещенного в корпусе, наполнитель-аккумулятор водорода представляет собой полые микросферы из токопроводящего высокопрочного материала. Аккумулирование водорода заключается в насыщении микросфер водородом путем диффузии, при этом помещают микросферы, являющиеся катодом, в водородосодержащую среду, насыщение микросфер проводят водородом, в ионной форме. Перевод водорода в ионную форму проводят электролизом в водных растворах. Перевод водорода в ионную форму можно проводить ионизацией, например, в электрическом разряде. Патент Российской Федерации № 2283453, МПК F17С 11/00, 2006 г.A device for storing hydrogen in the form of a container consisting of a sealed enclosure, process pipes, an internal heat exchange surface and a hydrogen storage filler placed in the housing, the hydrogen storage filler is hollow microspheres of conductive high-strength material. The accumulation of hydrogen consists in saturating the microspheres with hydrogen by diffusion, while the microspheres, which are the cathode, are placed in a hydrogen-containing medium, the microspheres are saturated with hydrogen, in ionic form. The conversion of hydrogen into ionic form is carried out by electrolysis in aqueous solutions. The conversion of hydrogen into ionic form can be carried out by ionization, for example, in an electric discharge. Patent of the Russian Federation No. 2283453, IPC F17C 11/00, 2006

Известна емкость для хранения водорода, состоящая из герметичного корпуса, коллектора подачи и выпуска водорода, нагревателя и наполнителя-аккумулятора водорода, выполненного из пористого материала. На часть внешней поверхности аккумулятора водорода, соединенной с коллектором, нанесен слой материала с высокой проницаемостью для водорода, или с низкой температурой плавления, или с низкой температурой деструкции, а нагреватель расположен на уровне вышеуказанного слоя. Патент Российской Федерации № 2283454, МПК F17С 11/00, 2006 г.Known capacity for storing hydrogen, consisting of a sealed enclosure, a collector for supplying and discharging hydrogen, a heater and a hydrogen filler-accumulator made of a porous material. A layer of material with a high hydrogen permeability, or with a low melting point, or with a low temperature of destruction, is applied to a part of the outer surface of the hydrogen accumulator connected to the collector, and the heater is located at the level of the above layer. Patent of the Russian Federation No. 2283454, IPC F17C 11/00, 2006

Известна емкость для хранения водорода, состоящая из герметичного корпуса, технологических патрубков, нагревателя и наполнителя-аккумулятора водорода, размещенного в корпусе. Наполнитель-аккумулятор водорода представляет собой полые микросферы, скрепленные между собой в единую жесткую структуру, сформированную послойно из микросфер разного диаметра. Диаметр микросфер уменьшается от центрального слоя к периферийному слою. На внешней поверхности жесткой структуры может быть выполнено покрытие из металла, эффективно поглощающего водород, например палладия, или никеля, или сплава лантана с никелем. В качестве материала микросферы используют сталь, или титан, или лантан, или никель, или цирконий, или сплавы на основе этих металлов или графит, или композиции на основе графита. Микросферы из металла могут быть закреплены между собой диффузионной сваркой. Патент Российской Федерации № 22676944, МПК F17С 11 /00, 2006 г.Known capacity for storing hydrogen, consisting of a sealed enclosure, process pipes, a heater and a hydrogen filler-accumulator located in the housing. The hydrogen storage filler is hollow microspheres bonded together in a single rigid structure formed layer-by-layer from microspheres of different diameters. The diameter of the microspheres decreases from the central layer to the peripheral layer. On the outer surface of the rigid structure, a coating can be made of a metal that effectively absorbs hydrogen, for example palladium, or nickel, or an alloy of lanthanum with nickel. As the material of the microspheres, steel, or titanium, or lanthanum, or nickel, or zirconium, or alloys based on these metals or graphite, or graphite-based compositions are used. Microspheres made of metal can be fixed among themselves by diffusion welding. Patent of the Russian Federation No. 22676944, IPC F17C 11/00, 2006

Известна емкость для хранения и аккумулирования водорода, состоящая из герметичного корпуса, технологических патрубков, нагревателя и наполнителя-аккумулятора водорода. Аккумулятор водорода размещен в корпусе, емкость разделена перегородкой из протонопроводящего материала на анодную полость, заполненную водой, с расположенным в ней пористым анодом, катодную полость с расположенным в ней сплошным катодом и нагревателем. При этом перегородка выполнена в виде протонопроводящей мембраны. Микропористая структура выполнена из полых микросфер. Кроме того, микропористая структура выполнена из полимеров группы арамидов. Микропористая структура может быть выполнена из пенометалла, например пеноникеля, пенотитана. Кроме того, микропористая структура выполнена из материала с протонопроводящими свойствами. Патент Российской Федерации № 2285859, МПК F17С 11 /00, 2006 г.Known capacity for storing and storing hydrogen, consisting of a sealed enclosure, process pipes, a heater and a hydrogen filler-accumulator. The hydrogen accumulator is placed in the housing, the capacitance is divided by a partition of proton-conducting material into an anode cavity filled with water, with a porous anode located in it, a cathode cavity with a continuous cathode and a heater located in it. In this case, the partition is made in the form of a proton conducting membrane. The microporous structure is made of hollow microspheres. In addition, the microporous structure is made of polymers of the aramid group. The microporous structure can be made of foam metal, for example foam nickel, foam titanium. In addition, the microporous structure is made of a material with proton-conducting properties. Patent of the Russian Federation No. 2285859, IPC F17C 11/00, 2006

Общим недостатком известных систем является повышенное энергопотребление и сравнительно высокая инерционность процесса освобождения водорода, что не позволяет эффективно использовать их в топливной системе водородного автомобиля.A common disadvantage of the known systems is the increased energy consumption and the relatively high inertia of the hydrogen release process, which does not allow their efficient use in the fuel system of a hydrogen automobile.

Системы с жидким водородом или баллонами высокого давления обладают очевидными недостатками: отсутствием гибкости конфигурации, высоким весом и объемом баллонов высокого давления, что делает весьма затруднительным и практически нецелесообразным их использование на современных автомобилях при существующих технологиях автомобилестроения.Systems with liquid hydrogen or high-pressure cylinders have obvious shortcomings: the lack of configuration flexibility, the high weight and volume of high-pressure cylinders, which makes it very difficult and practically inappropriate to use them on modern cars with existing automotive technologies.

Известен контейнер с картриджами для газов, содержащий цилиндрический корпус, герметичную камеру, в которой расположены картриджи с сорбентом для газов, нагреватель, расположенный вдоль оси корпуса контейнера, патрубки подачи и отвода газа. Патент Российской Федерации № 2221290, G21F 5/00, 2004 г. Прототип.A known container with cartridges for gases, comprising a cylindrical body, a sealed chamber in which cartridges with a sorbent for gases are located, a heater located along the axis of the container body, gas supply and exhaust pipes. Patent of the Russian Federation No. 2221290, G21F 5/00, 2004. Prototype.

Недостатком прототипа является использование дорогостоящих интерметаллических соединений циркония, титана, кобальта и никеля. Данное изобретение устраняет недостатки аналогов и прототипа.The disadvantage of the prototype is the use of expensive intermetallic compounds of zirconium, titanium, cobalt and nickel. This invention eliminates the disadvantages of analogues and prototype.

Задачей изобретения является обеспечение возможности применения в бортовой системе автомобиля заменяемых картриджей с повышенным удельным содержанием водорода, размещаемых в топливном отсеке автомобиля, разработка встроенной автоматизированной системы подачи водорода в силовую установку, а также обеспечение контроля над параметрами подачи и расхода водорода.The objective of the invention is to provide the possibility of using replaceable cartridges with a high specific hydrogen content in the vehicle’s fuel compartment in the vehicle’s on-board system, developing an integrated automated system for supplying hydrogen to a power plant, as well as providing control over the parameters of hydrogen supply and consumption.

Техническим результатом изобретения является снижение взрывоопасности, повышение удельного массового и объемного содержания водорода, автоматизация высвобождения водорода из картриджей аккумуляторов и подачи его в силовую установку автомобиля при установленном рабочем давлении на любых режимах работы силовой установки, включая быстрый старт.The technical result of the invention is to reduce the explosiveness, increase the specific mass and volumetric content of hydrogen, automate the release of hydrogen from the battery cartridges and supply it to the power plant of the car at a set operating pressure at any operating conditions of the power plant, including quick start.

Технический результат достигается тем, что в системе хранения и подачи водорода в силовую установку автомобиля, содержащей топливный отсек с контейнерами и картриджами для водорода, коллектор, нагреватель, патрубки подачи и отвода водорода, топливный отсек содержит группы гнезд, в которых размещены водородные картриджи с бортовым запасом водорода, каждое гнездо соединено выпускным патрубком через электроуправляемый отсечной вентиль с коллектором водорода, на выходе каждого гнезда установлен датчик давления, а внутри каждого гнезда установлен датчик температуры, нагреватель системы выполнен в виде узла СВЧ-нагрева и/или узла инфра-активации, гнезда выполнены из композитного материала и снабжены люками из того же материала, по внешней поверхности корпус и люк защищены металлическим экраном, внутри корпуса размещен установочный перфорированный кожух из радиопрозрачного материала, в промежутке между внешней поверхностью кожуха и внутренней поверхностью корпуса установлен СВЧ-излучатель с гермовводом для соединения с СВЧ-генератором, а в торцевой части каждого гнезда установлен инфракрасный излучатель с гермовводами для соединения с источником питания. К коллектору водорода через дополнительный отсечной вентиль подсоединен буферный баллон.The technical result is achieved by the fact that in the system for storing and supplying hydrogen to the vehicle’s power plant, which contains a fuel compartment with containers and cartridges for hydrogen, a collector, a heater, hydrogen supply and discharge pipes, the fuel compartment contains groups of sockets that contain hydrogen cartridges with an onboard a supply of hydrogen, each socket is connected by an exhaust pipe through an electrically operated shut-off valve with a hydrogen collector, a pressure sensor is installed at the outlet of each socket, and inside each socket a temperature sensor is installed, the system heater is made in the form of a microwave heating unit and / or infra-activation unit, the sockets are made of composite material and equipped with hatches of the same material, the housing and the hatch are protected by a metal screen on the outer surface, an installation perforated casing is placed inside the housing made of radio-transparent material, in the gap between the outer surface of the casing and the inner surface of the casing, a microwave emitter with a pressure seal is installed for connection with a microwave generator, and in the end part of each socket an infrared emitter with cable glands for connection to the power supply. A buffer cylinder is connected to the hydrogen collector through an additional shut-off valve.

В качестве аккумуляторов водорода использованы сменные картриджи на основе структурированной матрицы стеклянных герметизированных микроконтейнеров-капилляров.As hydrogen batteries, replaceable cartridges based on a structured matrix of glass sealed capillary microcontainers were used.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1 и 2.The invention is illustrated in figures 1 and 2.

На фиг.1 схематично представлена бортовая автоматизированная система хранения и подачи водорода в силовую установку автомобиля.Figure 1 schematically shows an onboard automated system for storing and supplying hydrogen to a vehicle power plant.

1i - гнездо топливного отсека, в котором установлен водородный картридж, содержащий запас водорода, где i - 1, 2 ... целое число;1 i is the socket of the fuel compartment in which a hydrogen cartridge is installed containing a supply of hydrogen, where i is 1, 2 ... an integer;

2i - выпускной патрубок, где i - 1, 2 ... целое число;2 i - exhaust pipe, where i - 1, 2 ... integer;

3i - электроуправляемый отсечной вентиль, где i - 1, 2 ... целое число;3 i - electrically operated shut-off valve, where i - 1, 2 ... integer;

4 - общий коллектор водорода, 5 - дополнительный отсечной вентиль; 6 - буферный баллон; 7i - датчик давления, где i - 1, 2 ... целое число;4 - common hydrogen collector; 5 - additional shut-off valve; 6 - buffer tank; 7 i - pressure sensor, where i - 1, 2 ... integer;

8i - датчик температуры, где i - 1, 2 ... целое число. В конкретном варианте было использовано количество гнезд, где число i=8. 9 - управляемый редуктор;8 i - temperature sensor, where i - 1, 2 ... integer. In a specific embodiment, the number of nests was used, where the number i = 8. 9 - controlled gear;

10 - входной электроуправляемый отсечной вентиль;10 - input electrically operated shut-off valve;

11 - выходной управляемый вентиль; 121 - входной датчик давления водорода; 12 - выходной датчик давления водорода; 13 - расходомер; 14 - выходной датчик температуры;11 - output controlled valve; 12 1 - input hydrogen pressure sensor; 12 - output hydrogen pressure sensor; 13 - flow meter; 14 - output temperature sensor;

15 - коробка управления; 16 - генератор СВЧ-излучения; 17 - источник питания инфракрасных излучателей. Генератор СВЧ-излучения 16 обеспечивает формирование СВЧ-поля ГТц-го диапазона частот, равномерного в пределах объема, занимаемого картриджем.15 - control box; 16 - microwave radiation generator; 17 - power source infrared emitters. The microwave radiation generator 16 provides the formation of the microwave field GTZ-th frequency range, uniform within the volume occupied by the cartridge.

На фиг.2 схематично приведено гнездо топливного отсека, где: 18 - картридж; 19 - корпус гнезда 1; 20 - герметизирующая крышка; 21 - металлическая облицовка; 22 - установочный кожух; 23 - перфорация; 24 - СВЧ-излучатель; 25 - инфракрасный излучатель; 26 - датчик температуры картриджа, 27 - датчик давления картриджа; 28 - отсечной вентиль картриджа 18.Figure 2 schematically shows the socket of the fuel compartment, where: 18 - cartridge; 19 - socket housing 1; 20 - sealing cap; 21 - metal cladding; 22 - installation casing; 23 - perforation; 24 - microwave emitter; 25 - infrared emitter; 26 — cartridge temperature sensor; 27 — cartridge pressure sensor; 28 - shut-off valve cartridge 18.

Топливный отсек представляет собой совокупность гнезд 1i, в которых размещены водородные картриджи 18, содержащие бортовой запас водорода. Каждое гнездо 1i топливного отсека, в рабочем состоянии представляет собой герметизированный корпус 19 гнезда 1i с размещенным в нем картриджем 18. Каждое гнездо 1i топливного отсека соединено посредством выпускного патрубка 2i и электроуправляемого отсечного вентиля 3i с общим коллектором 4 для подачи водорода в силовую установку. (Силовая установка на фигурах не показана). К общему коллектору водорода 4 через дополнительный отсечной вентиль 5 подсоединен буферный баллон 6. Буферный баллон 6 предназначен для обеспечения подачи водорода в силовую установку на переходных режимах работы. На выходе из каждого гнезда 1i давление водорода в нем контролируют датчиком давления 7i, а внутри каждого гнезда 1i установлены датчики температуры 8i.The fuel compartment is a collection of sockets 1 i in which hydrogen cartridges 18 are located, containing an on-board supply of hydrogen. Each socket 1 i of the fuel compartment, in operating condition, is a sealed casing 19 of socket 1 i with a cartridge 18 located in it. Each socket 1 i of the fuel compartment is connected via an outlet pipe 2 i and an electrically operated shut-off valve 3 i with a common manifold 4 for supplying hydrogen in the power plant. (The power plant is not shown in the figures). A buffer cylinder 6 is connected to the common hydrogen collector 4 through an additional shut-off valve 5. The buffer cylinder 6 is designed to supply hydrogen to the power plant in transient conditions. At the outlet of each slot 1 i hydrogen pressure within the control pressure sensor 7 i, and within each slot 1 i 8 temperature sensors are mounted i.

Буферный баллон 6 имеет рабочий объем от 2 до 4 литров и рассчитан на давление водорода в от 30 до 50 бар. Такого объема и диапазона давлений достаточно для старта и работы силовой установки в течение времени, необходимого для инициирования процесса высвобождения водорода из гнезд 1i (аккумуляторов) и выхода на рабочие режим.The buffer cylinder 6 has a working volume of 2 to 4 liters and is designed for a hydrogen pressure of 30 to 50 bar. Such a volume and pressure range is sufficient to start and operate the power plant for the time necessary to initiate the process of hydrogen release from the 1 i sockets (accumulators) and enter the operating mode.

Блок (условный) кондиционирования потока водорода содержит управляемый редуктор 9, обеспечивающий понижение подаваемого на его вход водорода до рабочего давления, необходимого для обеспечения нормальной работы силовой установки.The unit (conditional) for conditioning the hydrogen flow contains a controllable reducer 9, which reduces the hydrogen supplied to its input to the working pressure necessary to ensure the normal operation of the power plant.

Водород поступает в управляемый редуктор 9 по трубопроводу коллектора 4 через входной электроуправляемый отсечной вентиль 10, а давление водорода, подходящего к управляемому редуктору 9, контролируется выходным датчиком давления водорода 12. Расход водорода, подаваемого в силовую установку, контролируется расходомером 13 в совокупности с выходным датчиком давления водорода 12 и выходным датчиком температуры 14 и регулируется управляемым вентилем 11.Hydrogen enters the controlled gearbox 9 through the manifold 4 through the input electrically operated shut-off valve 10, and the pressure of hydrogen suitable for the controlled gearbox 9 is controlled by the output pressure gauge of hydrogen 12. The flow of hydrogen supplied to the power plant is controlled by the flowmeter 13 in conjunction with the output sensor hydrogen pressure 12 and the output temperature sensor 14 and is controlled by a controlled valve 11.

Блок автоматизированного управления топливной системой (самостоятельно не обозначен) содержит коробку управления 15, генератор СВЧ-излучения 16 и источник питания 17 инфракрасных излучателей активации высвобождения водорода из картриджей 18 в гнездах 1i топливного отсека.The automated fuel system control unit (not independently designated) contains a control box 15, a microwave radiation generator 16, and a power supply 17 for infrared emitters activating the release of hydrogen from the cartridges 18 in the sockets 1 i of the fuel compartment.

Коробка управления 15 на основе процессоров и контроллеров обеспечивает обработку всех сигналов, поступающих от всех видов датчиков, и выработку команд для контроллеров, управляющих работой электроуправляемых устройств и элементов топливной системы, а также СВЧ-генератора 16 и источника питания инфракрасных излучателей 17.The control box 15 based on processors and controllers provides the processing of all signals from all types of sensors and the generation of commands for controllers that control the operation of electrically controlled devices and elements of the fuel system, as well as the microwave generator 16 and the power source of infrared emitters 17.

Структура единичного гнезда 1i топливного отсека с установленным в него картриджем 18 представлено на фиг.2.The structure of a single socket 1 i of the fuel compartment with the cartridge 18 installed in it is shown in FIG.

Гнездо содержит корпус 19, изготовленный предпочтительно из легкого прочного (предпочтительно композитного) материала, рассчитанного на давление водорода в нескольких десятков атмосфер, соответствующее максимальному давлению в буферном баллоне 6 или рабочему давлению водорода, подаваемого в силовую установку.The socket comprises a housing 19, preferably made of lightweight strong (preferably composite) material, designed for a hydrogen pressure of several tens of atmospheres, corresponding to the maximum pressure in the buffer tank 6 or the working pressure of hydrogen supplied to the power plant.

Алгоритмом управления работой топливной системы предусмотрено пополнение буферного баллона 6 водородом за счет водорода, содержащегося в картридже первого гнезда 1i.The fuel system operation control algorithm provides for the replenishment of the buffer cylinder 6 with hydrogen due to the hydrogen contained in the cartridge of the first slot 1 i .

Корпус 19 снабжен герметизирующей крышкой 20, закрывающей отверстие, через которое осуществляется установка заряженного картриджа 18 в гнездо 1i и извлечение из него отработавшего картриджа 18 для зарядки.The housing 19 is equipped with a sealing cover 20 that covers the hole through which the charged cartridge 18 is inserted into the slot 1 i and the spent cartridge 18 is removed from it for charging.

Корпус 19 и герметизирующая крышка 20 покрыты тонкой металлической облицовкой 21, предназначенной для обеспечения экранировки от СВЧ-излучения.The housing 19 and the sealing cover 20 are covered with a thin metal lining 21, designed to provide shielding from microwave radiation.

Картридж 18 фиксируется внутри гнезда 1i посредством установочного кожуха 22, выполненного из радиопрозрачного материала (пластмассы, обладающей стойкостью к температурам до 350-400°С).The cartridge 18 is fixed inside the slot 1 i by means of an installation casing 22 made of a radio-transparent material (plastic, which is resistant to temperatures up to 350-400 ° C).

В установочном кожухе 22 выполнен ряд отверстий (перфорация) 23 для свободного истечения водорода. В зазоре между установочным кожухом 22 и внутренней стенкой корпуса 19 гнезда 1i установлен СВЧ-излучатель 24, обеспечивающий формирование равномерного поля СВЧ-излучения в пределах объема, занимаемого картриджем 18. В торцовой части гнезда 1i установлен инфракрасный излучатель 25, предназначенный для равномерного облучения торца картриджа 18 инфракрасным излучением в диапазоне частот от 200 до 3200 нм, предпочтительно с максимальной спектральной плотностью излучения в области 2785 нм. Инфракрасный излучатель 25 и СВЧ-излучатель 24 имеют соответствующие гермовводы для соединения с источником питания инфракрасного излучателя 17 и СВЧ-генератором 16. Выполнен гермоввод и для передачи сигнала от датчика температуры картриджа 26.In the installation casing 22, a series of holes (perforation) 23 are made for the free flow of hydrogen. In the gap between the mounting casing 22 and the inner wall of the housing 19 of the socket 1 i installed microwave emitter 24, which ensures the formation of a uniform field of microwave radiation within the volume occupied by the cartridge 18. In the end part of the socket 1 i installed infrared emitter 25, designed for uniform irradiation the end face of the cartridge 18 with infrared radiation in the frequency range from 200 to 3200 nm, preferably with a maximum spectral density of radiation in the region of 2785 nm. The infrared emitter 25 and the microwave emitter 24 have respective pressure glands for connecting to a power source of the infrared emitter 17 and the microwave generator 16. The pressure gland is also made for transmitting a signal from the temperature sensor of the cartridge 26.

Система хранения и подачи водорода в силовую установку автомобиля работает следующим образом. В момент выключения (например, для замены выработанных картриджей 18) буферный баллон 6 полностью заполнен водородом под установленным давлением, а все вентили 3, 10, 11, 28 переводятся в положение "закрыто". После установки заряженных картриджей 18 в освободившиеся гнезда 1i топливного отсека система готова к работе. При включении бортовой электросети коробка управления 15, СВЧ-генератор 16 и инфракрасный источник питания 17 подключаются к источникам электроснабжения (электрической батарее и бортовому генератору автомобиля). При запуске силовой установки по сигналам от коробки управления 15 открываются входной электроуправляемый отсечной вентиль 10 и выходной управляемый вентиль 11. Водород из буферного баллона 6 через редуктор 9 начинает поступать в силовую установку, обеспечивая ее работу. Одновременно по сигналу коробки управления 15 генератор СВЧ-излучения 16 включает в работу СВЧ-излучатель 24 первого гнезда 1i, обеспечивая, таким образом, начало процесса высвобождения водорода, а источник питания 17 подает напряжение на инфракрасный излучатель 25 первого гнезда, открывая, таким образом, быстрый выход водорода из картриджа первого гнезда 1i. При достижении заданного уровня давления водорода в первом гнезде 1i (соответствующего давлению в буферном баллоне 6) происходит его подача в силовую установку параллельно с расходом водорода и из буферного баллона 6. После запуска силовой установки по команде от коробки управления 15 включается в работу СВЧ-излучатель 24 следующего (второго) гнезда 1i, инициируя процесс высвобождения водорода из картриджа 18 (второго) гнезда 1i. При достижении в буферном баллоне 6 начального давления (за счет восполнения расхода водорода из первого гнезда) буферный баллон 6 запирается отсечным вентилем 5. Первое гнездо 1i отключается от СВЧ-генератора 16 и инфракрасного источника питания 17 после выравнивания давления в нем с давлением в общем коллекторе 4 (что регистрируется датчиком давления картриджа 27). Первое гнездо закрывается отсечным вентилем 28. Поступление водорода в силовую установку продолжается от следующего (второго) гнезда 1i, при этом включение и отключение СВЧ-излучателя в этом гнезде 1 обеспечивается по командам от его датчика давления 7i. В случае, если температура в этом гнезде превысит установленный предел (300-350°С), а давление, регистрируемое его датчиком давления 7i, окажется ниже уровня, необходимого для подачи в силовую установку, то по команде от коробки управления 15 может включаться в работу инфракрасный излучатель второго гнезда, увеличивая таким образом темп выхода водорода из картриджа 18. Невозможность поддерживать давление на выходе из гнезда 1i на необходимом уровне означает расход содержащегося в картридже 18 водорода, после чего происходит переключение на следующее гнездо 1i. Давление водорода, поступающего в силовую установку, контролируется датчиком давления 27, в соответствие с показаниями которого осуществляется управление редуктором 9, который и обеспечивает поддержание давления подаваемого в силовую установку водорода на требуемом уровне. Во всех случаях, когда происходит падение давления водорода на выходе из редуктора 9, по сигналу от коробки управления 15 осуществляется кратковременное подключение буферного баллона 6. Если давление в задействованном гнезде 1i восстанавливается или происходит переключение на следующее гнездо 1i+1 и вывод его на штатный режим работы, коробка управления 15 отключает буферный баллон 6 и подача водорода продолжается из задействованного гнезда 1i+1. При выключении силовой установки все элементы системы обесточиваются с одновременным переводом всех вентилей в положение "закрыто". На основании показаний расходомера 13, а также датчиков давления 7i и датчиков температуры 8i определяется общий расход водорода из топливной системы. Возможен вариант устройства топливной системы без включения в нее буферного баллона 6. В этом случае быстрое начало подачи водорода в силовую установку в момент ее пуска может быть обеспечено за счет одновременного включения в работу инфракрасных излучателей всех гнезд 1i топливного отсека.The storage system and supply of hydrogen to the power plant of the car operates as follows. At the time of shutdown (for example, to replace the used cartridges 18), the buffer cylinder 6 is completely filled with hydrogen under the set pressure, and all valves 3, 10, 11, 28 are put into the closed position. After installing the charged cartridges 18 in the released slots 1 i of the fuel compartment, the system is ready for operation. When the on-board power supply is turned on, the control box 15, the microwave generator 16 and the infrared power supply 17 are connected to the power sources (electric battery and the vehicle's on-board generator). When starting the power plant by the signals from the control box 15, the input electrically operated shut-off valve 10 and the output controlled valve 11 open. Hydrogen from the buffer tank 6 through the gearbox 9 begins to flow into the power plant, ensuring its operation. At the same time, according to the signal of the control box 15, the microwave radiation generator 16 turns on the microwave emitter 24 of the first socket 1 i , thus ensuring the start of the hydrogen release process, and the power source 17 supplies voltage to the infrared emitter 25 of the first socket, thus opening , a quick exit of hydrogen from the cartridge of the first slot 1 i . Upon reaching a predetermined level of hydrogen pressure in the first socket 1 i (corresponding to the pressure in the buffer tank 6), it is supplied to the power plant in parallel with the hydrogen flow rate and from the buffer cylinder 6. After starting the power plant, the microwave circuit is switched on by command from the control box 15 the emitter 24 of the next (second) socket 1 i , initiating the process of hydrogen release from the cartridge 18 of the (second) socket 1 i . When the buffer pressure 6 reaches the initial pressure (by replenishing the hydrogen flow from the first socket), the buffer cylinder 6 is closed by a shut-off valve 5. The first socket 1 i is disconnected from the microwave generator 16 and the infrared power source 17 after the pressure in it is equal to the pressure in general collector 4 (which is detected by the pressure sensor of the cartridge 27). The first socket is closed by shut-off valve 28. The supply of hydrogen to the power plant continues from the next (second) socket 1 i , while turning on and off the microwave emitter in this socket 1 is provided by commands from its pressure sensor 7 i . If the temperature in this socket exceeds the set limit (300-350 ° C), and the pressure recorded by its pressure sensor 7 i turns out to be lower than the level required for supply to the power unit, then, on command from the control box 15, it can turn on work infrared emitter of the second slot, thereby increasing the rate of hydrogen release from the cartridge 18. The inability to maintain the pressure at the outlet of the slot i 1 at the desired flow level means contained in the cartridge 18, the hydrogen, after which it switches to follows uyuschee slot 1 i. The pressure of hydrogen entering the power plant is controlled by a pressure sensor 27, in accordance with the readings of which the pressure reducer 9 is controlled, which ensures that the pressure supplied to the power plant of hydrogen is maintained at the required level. In all cases, when there is a drop in hydrogen pressure at the outlet of the reducer 9, a signal from the control box 15 is used to briefly connect the buffer cylinder 6. If the pressure in the activated socket 1 i is restored or switching to the next socket 1 i + 1 and its output to normal operation, control box 15 turns off the buffer tank 6 and the flow of hydrogen continues from the involved slot 1 i + 1 . When you turn off the power plant, all elements of the system are de-energized with the simultaneous translation of all valves in the closed position. Based on the readings of the flow meter 13, as well as the pressure sensors 7 i and temperature sensors 8 i , the total hydrogen flow from the fuel system is determined. A variant of the fuel system device without the inclusion of a buffer cylinder 6. In this case, a quick start to the supply of hydrogen to the power plant at the time of its start-up can be achieved by simultaneously switching all sockets 1 i of the fuel compartment into operation with infrared emitters.

Claims (2)

1. Система хранения и подачи водорода в силовую установку автомобиля, содержащая топливный отсек с контейнерами и картриджами для водорода, коллектор, нагреватель, патрубки подачи и отвода водорода, отличающаяся тем, что топливный отсек содержит группы гнезд, в которых размещены водородные картриджи с бортовым запасом водорода, каждое гнездо соединено выпускным патрубком через электроуправляемый отсечной вентиль с коллектором водорода, на выходе каждого гнезда установлен датчик давления, а внутри каждого гнезда установлен датчик температуры, нагреватель системы выполнен в виде СВЧ-излучателей и инфракрасных излучателей, гнезда выполнены из композитного материала и снабжены люками из того же материала, по внешней поверхности корпус и люк защищены металлическим экраном, внутри корпуса размещен установочный перфорированный кожух из радиопрозрачного материала, в промежутке между внешней поверхностью кожуха и внутренней поверхностью корпуса установлен СВЧ-излучатель с гермовводом для соединения с СВЧ-генератором, а в торцевой части каждого гнезда установлен инфракрасный излучатель с гермовводами для соединения с источником питания.1. A system for storing and supplying hydrogen to a power plant of a vehicle, comprising a fuel compartment with containers and cartridges for hydrogen, a collector, a heater, nozzles for supplying and discharging hydrogen, characterized in that the fuel compartment contains groups of nests that contain hydrogen cartridges with an on-board supply hydrogen, each socket is connected by an exhaust pipe through an electrically operated shut-off valve with a hydrogen collector, a pressure sensor is installed at the outlet of each socket, and a tempera sensor is installed inside each socket radiators, the system heater is made in the form of microwave emitters and infrared emitters, the nests are made of composite material and equipped with hatches of the same material, on the outer surface the casing and hatch are protected by a metal screen, inside the casing there is an installation perforated casing of radiolucent material, between a microwave emitter with a pressure gland for connection with a microwave generator is installed on the outer surface of the casing and the inner surface of the housing, and an infra-screen is installed at the end of each socket a clear radiator with hermetic inputs for connection to a power source. 2. Система хранения и подачи водорода в силовую установку автомобиля по п.1, отличающаяся тем, что к коллектору водорода через дополнительный отсечной вентиль подсоединен буферный баллон.2. The hydrogen storage and supply system for a vehicle’s power plant according to claim 1, characterized in that a buffer cylinder is connected to the hydrogen collector through an additional shut-off valve.
RU2006146914/06A 2006-12-28 2006-12-28 Device for storing and supplying hydrogen in power plant of vehicle RU2315903C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006146914/06A RU2315903C1 (en) 2006-12-28 2006-12-28 Device for storing and supplying hydrogen in power plant of vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006146914/06A RU2315903C1 (en) 2006-12-28 2006-12-28 Device for storing and supplying hydrogen in power plant of vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2315903C1 true RU2315903C1 (en) 2008-01-27

Family

ID=39110048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006146914/06A RU2315903C1 (en) 2006-12-28 2006-12-28 Device for storing and supplying hydrogen in power plant of vehicle

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2315903C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5234898B2 (en) Hydrogen supply device for fuel cell
Baricco et al. SSH2S: Hydrogen storage in complex hydrides for an auxiliary power unit based on high temperature proton exchange membrane fuel cells
US7980513B2 (en) Water-wastewater module for aircraft
JP2013531756A (en) Hydrogen replenishment system for generating hydrogen on demand in internal combustion engines
JP2013531756A5 (en)
CA2755800C (en) Two-phase hydrogen pump and method
US20070048563A1 (en) System for sono-catalytic production of hydrogen
US11648509B2 (en) Process water gas management of inert gas generation electrolyzer system with gas-activated valve
CN110544784A (en) fuel cell logistics vehicle with high-pressure composite metal hydride hydrogen storage system as hydrogen source
US20240162531A1 (en) Compact Unit of Refillable Aluminum-air Battery with Concurrent Hydrogen Utilization System
US5264301A (en) Metal oxide-hydrogen battery incorporating a mechanism for maintaining a constant pressure in the battery
CN217933883U (en) Power generation system using solid hydrogen storage alloy as hydrogen source, electric bicycle and pleasure boat
RU2315903C1 (en) Device for storing and supplying hydrogen in power plant of vehicle
KR20140115313A (en) Tank for the storage of hydrogen in the form of metallic hydrides
von Helmolt et al. Compressed and liquid hydrogen for fuel cell vehicles
US20040197611A1 (en) Transportable fuel cell generator
KR20140036508A (en) Fuel cell system of submarine
CN111439724A (en) Hydrogen production system, apparatus and method
RU2382268C2 (en) Fuel tank and gas storage and supply plant
RU2361144C2 (en) Method of filling and hydrogen filling station
CN113921855A (en) A fuel cell power system and fuel cell electric boat
KR20180031996A (en) Hydrogen supplying system and mehod of underwater moving body
RU2715052C1 (en) Rechargeable electrochemical hydrogen trap generating electric current
CN219237425U (en) Built-in solid-state hydrogen storage's hydrogen fuel cell unmanned aerial vehicle
RU2373454C1 (en) System of keeping and supply of hydrogen

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081229