【摘 要】
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燃料电池汽车是国内氢能发展不可或缺的一环,是氢能使用的重要方向。为普及使用燃料电池汽车,加氢站的建设就显得至关重要。为了满足燃料电池汽车车载储氢瓶的加氢需求,并降低加氢站运行过程的成本,对车载储氢瓶站内加氢过程的研究是十分必要的。针对加氢站的核心—由多个储氢罐组成的级联储氢系统,从储氢罐容积比、压力比和容量等方面,研究了这些热力学参数变化对加氢过程的比能耗和利用率的影响。此外,还研究了车载储氢系统
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燃料电池汽车是国内氢能发展不可或缺的一环,是氢能使用的重要方向。为普及使用燃料电池汽车,加氢站的建设就显得至关重要。为了满足燃料电池汽车车载储氢瓶的加氢需求,并降低加氢站运行过程的成本,对车载储氢瓶站内加氢过程的研究是十分必要的。针对加氢站的核心—由多个储氢罐组成的级联储氢系统,从储氢罐容积比、压力比和容量等方面,研究了这些热力学参数变化对加氢过程的比能耗和利用率的影响。此外,还研究了车载储氢系统容积比和级数变化对加氢过程造成的影响。本文的主要研究内容及成果如下:（1）建立了燃料电池汽车加氢过程的热力学模型,并对模型进行了验证。结果表明:仿真和实验所得的压力和温升均随时间的增大而不断的增大,两者最终状态压力的误差为0.43%,最终温升的误差为0.85%,表明了模型的正确性。（2）应用了多个不同容积的车载储氢瓶,分析了车载储氢系统的级数、容积比对加氢过程的比能耗以及利用率的影响。结果表明,级数从1级到5级,加氢过程比能耗降低了 8.1%,利用率提高了 32%。随着级数的增加,比能耗下降趋势趋于平缓,利用率上升趋势也趋于平缓。储氢瓶的容积比和加注顺序对加注过程的比能耗和利用率几乎没有什么影响。（3）应用了多个不同压力水平和容积的站内储氢罐,分析了级联储氢系统容积比、压力比、容量变化对加氢过程的比能耗以及利用率的影响。结果表明,容积比变化的过程中,比能耗和利用率均随着低压储罐容积比例的增加而降低,当容积比为4:3:2时,比能耗及利用率最低。此外,容量变化不改变容积比变化的结果。压力比变化的过程中,随着中压级的公称压力与高压级的公称压力比的不断增加,加氢站比能耗和氢气利用率在不断减小。此外容量变化仅微小的改变压力比变化造成的结果。因此可以通过固定利用率,通过改变压力比例,寻找到最低的比能耗比例。例如,在本文中,若站内氢气总质量为600kg,要求氢气利用率不低于12%,各级的最佳压力分别为50.2MPa、65MPa、86.7MPa。
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