一种基于物联网的氢能存储循环供应智能管理系统 |
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| 申请号 | CN202311646736.1 | 申请日 | 2023-12-04 | 公开(公告)号 | CN117869770A | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
| 申请人 | 安阳华润燃气有限公司; | 发明人 | 韩朝辉; 董康敏; 郭海东; 陈乐; 苗壮; 侯敏琪; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种基于 物联网 的氢能存储循环供应智能管理系统，涉及氢能设备相关技术领域。本发明包括氢气储罐、连通腔、控制箱、控制腔和循环组件，安装 底板 顶部远离控制箱的一端固定有氢气储罐，氢气储罐的顶端面前部固定有连通腔，控制箱的内下部贯通固定有循环组件，外螺筒的周侧 螺纹 连接有内螺筒，内螺筒远离控制箱的一端固定有 冷凝器 ，控制箱的顶部中央固定有控制腔。本发明通过设置氢气储罐、连通腔、控制箱、控制腔和循环组件，解决了氢能存储循环供应时储罐含量需要仔细观察压 力 表，确定含量需要离得较近、储罐中压力下降后容易影响氢气的供给压力、循环后的氢气中进行除 水 不便，且循环氢气的冷凝水排出时容易造成氢气 泄漏 的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于物联网的氢能存储循环供应智能管理系统，包括氢气储罐（1）、连通腔（2）、控制箱（3）、控制腔（4）和循环组件（5），其特征在于：所述控制箱（3）的底部固定有安装底板（8），所述安装底板（8）顶部远离控制箱（3）的一端固定有氢气储罐（1），所述氢气储罐（1）的顶端面前部固定有连通腔（2），所述连通腔（2）的内底部固定有按压开关一（201），所述连通腔（2）的内顶部固定有按压开关二（202），所述连通腔（2）内下部活动连接有活塞一（206），所述活塞一（206）的两端皆固定有按压杆（207）； |
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| 说明书全文 | 一种基于物联网的氢能存储循环供应智能管理系统技术领域[0001] 本发明属于氢能设备相关技术领域，特别是涉及一种基于物联网的氢能存储循环供应智能管理系统。 背景技术[0002] 氢气是无色并且密度比空气小的气体（在各种气体中，氢气的密度最小。标准状况下，1升氢气的质量是0.0899克，相同体积比空气轻得多），因为氢气难溶于水，所以可以用排水集气法收集氢气。另外，在101千帕压强下，温度‑252.87℃时，氢气可转变成无色的液体，‑259.1℃时，变成雪状固体。常温下，氢气的性质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反应。但当条件改变时（如点燃、加热、使用催化剂等），情况就不同了。如氢气被钯或铂等金属吸附后具有较强的活性（特别是被钯吸附），金属钯对氢气的吸附作用最强，氢气在作为氢燃料电池的燃料时，需要通过氢气循环系统进行循环，氢气循环系统：也叫回氢组件，被誉为燃料电池的“起搏器”，是氢燃料电池发动机的关键零部件，发挥着提高燃料利用率、优化水管理能力和提升氢安全性能等重要作用，但它在实际使用中仍存在以下弊端：氢能存储循环供应时，当储罐中的氢气含量下降后，需要重新充装氢气，在充装氢气时，需要人工时刻注意氢气的含量，使用时容易注意力不集中，造成充装过量，使用时不够方便； 氢能存储循环供应时，输出氢气的时候，氢气直接通过输出泵输出，但是在储罐中的压力下降时，直接采用输出泵输出，容易造成氢气流量下降，影响燃料电池供电的效果； 氢能存储循环供应时，燃料电池中未使用完全的低压纯净氢气在进行工作时，其 中的氢气在回流到储罐中后，容易造成储罐中的氢气不纯，影响氢气使用纯度； 氢能存储循环供应时，氢气中的水冷凝后，直接导出，在直接导出的过程中，容易造成氢气泄漏，在氢气泄漏时，容易产生安全隐患，使用时安全性不够好。 发明内容[0003] 本发明的目的在于提供一种基于物联网的氢能存储循环供应智能管理系统，通过设置氢气储罐、连通腔、控制箱、控制腔、循环组件、冷凝器和冷凝水箱，解决了氢能存储循环供应时储罐含量需要仔细观察压力表，确定含量需要离得较近、储罐中压力下降后容易影响氢气的供给压力、循环后的氢气中进行除水不便，且循环氢气的冷凝水排出时容易造成氢气泄漏的问题。 [0004] 为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：本发明为一种基于物联网的氢能存储循环供应智能管理系统，包括氢气储罐、连 通腔、控制箱、控制腔和循环组件，所述控制箱的底部固定有安装底板，所述安装底板顶部远离控制箱的一端固定有氢气储罐，所述氢气储罐的顶端面前部固定有连通腔，所述连通腔的内底部固定有按压开关一，所述连通腔的内顶部固定有按压开关二，所述连通腔内下部活动连接有活塞一，所述活塞一的两端皆固定有按压杆，工作时，通过氢气储罐将相应的氢气储存在其中进行使用，通过安装底板将氢气储罐和控制箱固定在其上，通过连通腔确定氢气储罐中的氢气含量； 所述控制箱的内下部贯通固定有循环组件，所述循环组件包括转接管、限位盘和 外螺筒，所述控制箱远离氢气储罐的一端下部贯通固定有转接管，所述转接管远离氢气储罐的一端固定连通有外螺筒，所述转接管周侧远离氢气储罐的一端部固定有限位盘，所述外螺筒的周侧螺纹连接有内螺筒，所述内螺筒远离控制箱的一端固定有冷凝器，控制箱通过循环组件使得使用氢气设备中的纯净氢气循环到氢气储罐中，通过冷凝器将循环后的氢气进行冷凝； 所述转接管上方的控制箱端部贯通固定有输出管，所述输出管的周侧中部固定连 通有顶管，所述顶管的顶端贯通固定在控制箱的顶部，所述控制箱的顶部中央固定有控制腔，所述控制腔与顶管的顶端固定连通，所述控制箱顶部固定有物联网网关，所述物联网网关设置在控制箱顶部靠近氢气储罐的一侧，通过物联网网关进行控制箱内和控制腔中各个用电设备的用电开关控制，并通过控制腔控制加压泵加压输出管中的氢气。 [0005] 进一步地，所述氢气储罐的顶端中央固定连通有单向充气管，所述单向充气管周侧的上部固定连通有电控阀一，氢气储罐通过单向充气管进行充气，并通过电控阀将单向充气管上部封闭。 [0006] 进一步地，所述连通腔的顶端固定有固定帽，所述固定帽的顶端前部固定有黄色显示灯，所述固定帽的顶端后部固定有红色显示灯，所述活塞一下方的连通腔周侧固定连通有连通管，所述连通管远离连通腔的一端与氢气储罐的顶端固定连通，连通腔通过固定帽将黄色显示灯和红色显示灯连接在其上。 [0007] 进一步地，所述输出管靠近氢气储罐的一端固定连通有输出泵，所述输出泵的输入端固定连通有输气管，且输气管远离输出泵的一端与氢气储罐固定连通，所述输气管贯通固定在控制箱内靠近氢气储罐的一面上部，所述输出泵固定在控制箱的内壁上，输出管在工作时，通过输出泵将输气管输送的氢气储罐中的氢气抽送到输出管中。 [0008] 进一步地，所述输气管下方的氢气储罐周侧固定连通有输送管，所述输送管贯通固定在控制箱靠近氢气储罐的一端部，所述输送管远离氢气储罐的一端固定连通有加压泵，所述加压泵和输出泵之间的输送管周侧固定有电控阀二，所述加压泵的周侧固定有连接杆，所述连接杆的前端固定在控制腔内壁的前部，通过加压泵将输送管中的氢气加压到加压管中。 [0009] 进一步地，所述加压泵的输出端固定连通有加压管，所述加压管远离加压泵的一端固定连通在输出泵和顶管之间的输出管周侧，加压泵通过加压管将氢气输送到输出管中。 [0010] 进一步地，所述控制腔的内底部对称固定有按压开关三，所述控制腔内活动连接有活塞二，所述活塞二的底端固定与压动环，控制腔通过按压开关三被压动环压下后，启动加压泵和电控阀二。 [0011] 进一步地，所述循环组件还包括单向回流管和循环泵，所述控制腔内壁远离氢气储罐的一面下部固定有循环泵，所述循环泵的输出端固定连通有单向回流管，所述单向回流管贯通固定在控制箱靠近氢气储罐的一端，并设置在输送管下方，所述单向回流管远离循环泵的一端与氢气储罐周侧固定连通，所述转接管远离外螺筒的一端与循环泵的输入端固定连通，转接管将使用氢气设备中剩余的氢气输送到循环泵中，通过循环泵泵送到单向回流管中，并通过单向回流管单向回流导到氢气储罐中。 [0012] 进一步地，所述冷凝器的周侧两个端部皆固定连通有冷凝水管，所述冷凝器内贯通固定有循环管，所述循环管与内螺筒连通，通过两个冷凝水管使得冷凝水在冷凝器中对循环管中的氢气中水蒸气冷凝。 [0013] 进一步地，所述控制箱靠近循环组件的一端前方的下部拐角处固定有冷凝水箱，所述冷凝水箱的后侧固定连通有输水管，所述输水管远离冷凝水箱的一端固定在控制箱和限位盘之间的转接管周侧的下部，所述冷凝水箱的前侧下部固定连通有排水管，所述排水管的周侧固定有开关阀，通过转接管将冷凝水导到输水管中，通过输水管导到冷凝水箱中。 [0014] 本发明具有以下有益效果：本发明通过设置氢气储罐和连通腔，解决了氢能存储循环供应时储罐含量需要仔 细观察压力表，确定含量需要离得较近的问题，当按压开关一被压下后，黄色显示灯亮起，显示氢气储罐中的氢气含量过低，当按压开关二被压下后，红色显示灯亮起，显示氢气储罐中氢气充满，不能再继续充气，使得进行工作时，氢气可以方便并且离得较远就可以确定储罐中氢气含量，使用方便。 [0015] 本发明通过设置氢气储罐、控制箱和控制腔，解决了储罐中压力下降后容易影响氢气的供给压力的问题，进行工作时，当和顶管连通的输出管中的氢气压力不够时，按压开关三被压下，打开电控阀二，并启动加压泵，使得输送管将氢气储罐中的氢气抽入，并通过加压泵泵送到加压管中，并导到输出管中，直到活塞二在控制腔中被顶起来，松开按压开关三，关闭电控阀二和加压泵，使得氢气储罐中的压力下降时，可以良好地保证氢气的输送压力。 [0016] 本发明通过设置控制箱、循环组件和冷凝器，解决了循环后的氢气中进行除水不便的问题，通过循环管将使用氢气设备中剩余的氢气循环导到外螺筒中，通过两个冷凝水管使得冷凝水在冷凝器中进行流动，并在冷凝器中进行流动，使得循环管内氢气中掺杂的水蒸气冷凝，使得循环后的氢气中进行除水更加方便。 [0017] 本发明通过设置控制箱、循环组件、冷凝器和冷凝水箱，解决了循环氢气的冷凝水排出时容易造成氢气泄漏的问题，当循环管中冷凝后的水导到外螺筒中后，再输送到转接管中，通过转接管导到输水管中，通过输水管导到冷凝水箱中，当冷凝水箱中水含量到一定量后，打开开关阀，使得冷凝水箱中的水排出，使得循环氢气的冷凝水排出时，可以集中排出冷凝水，防止氢气泄漏，保证安全。附图说明 [0018] 图1为一种基于物联网的氢能存储循环供应智能管理系统组装结构立体图；图2为氢气储罐结构立体图； 图3为连通腔结构立体图； 图4为控制箱结构立体图； 图5为控制腔结构立体图； 图6为循环组件结构立体图； 图7为冷凝器结构立体图； 图8为冷凝水箱结构立体图。 [0019] 附图标记：1、氢气储罐；101、单向充气管；102、电控阀一；2、连通腔；201、按压开关一；202、按压开关二；203、固定帽；204、黄色显示灯；205、红色显示灯；206、活塞一；207、按压杆；208、连通管；3、控制箱；301、输气管；302、输出泵；303、顶管；304、输出管；305、输送管；306、电控阀二；307、加压泵；308、连接杆；309、加压管；4、控制腔；401、活塞二；402、压动环；403、按压开关三；5、循环组件；501、单向回流管；502、循环泵；503、转接管；504、限位盘；505、外螺筒； 6、冷凝器；601、循环管；602、内螺筒；603、冷凝水管；7、冷凝水箱；701、输水管；702、排水管； 703、开关阀；8、安装底板；9、物联网网关。 具体实施方式[0020] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。 [0021] 请参阅图1‑8所示，本发明为一种基于物联网的氢能存储循环供应智能管理系统，包括氢气储罐1、连通腔2、控制箱3、控制腔4和循环组件5，控制箱3的底部固定有安装底板8，控制箱3在进行工作时，将控制腔4和循环组件5固定在其中，控制进行氢气输出和回流的作用，安装底板8顶部远离控制箱3的一端固定有氢气储罐1，氢气储罐1将供给氢气使用产生能量的设备供给氢气，氢气储罐1的顶端面前部固定有连通腔2，连通腔2用于确定氢气储罐1中的氢气含量，连通腔2的内底部固定有按压开关一201，连通腔2的内顶部固定有按压开关二202，连通腔2内下部活动连接有活塞一206，活塞一206的两端皆固定有按压杆207，活塞一206上方的连通腔2内充满高压氢气，进行工作时，当氢气储罐1中的氢气压力下降后，氢气压力会使得活塞一206下降，使得按压杆207压下按压开关一201，当氢气储罐1中的氢气压力上升后，氢气压力会使得活塞一206上升，使得按压杆207上升，按压下按压开关二 202； 控制箱3的内下部贯通固定有循环组件5，控制箱3在进行工作时，通过循环组件5 将使用氢气设备中残余的纯净氢气输送回氢气储罐1，循环组件5包括转接管503、限位盘 504和外螺筒505，控制箱3远离氢气储罐1的一端下部贯通固定有转接管503，转接管503远离氢气储罐1的一端固定连通有外螺筒505，转接管503周侧远离氢气储罐1的一端部固定有限位盘504，外螺筒505的周侧螺纹连接有内螺筒602，内螺筒602远离控制箱3的一端固定有冷凝器6，冷凝器6通过内螺筒602与外螺筒505螺纹连接，使得循环管601中的氢气输送到外螺筒505中，再通过转接管503输送到循环泵502中； 转接管503上方的控制箱3端部贯通固定有输出管304，输出管304的周侧中部固定 连通有顶管303，输出管304在进行工作时，通过顶管303与控制腔4连通，顶管303的顶端贯通固定在控制箱3的顶部，控制箱3的顶部中央固定有控制腔4，通过控制腔4控制电控阀二 306和加压泵307的开关，控制腔4与顶管303的顶端固定连通，控制箱3顶部固定有物联网网关9，物联网网关9设置在控制箱3顶部靠近氢气储罐1的一侧，通过物联网网关9进行控制箱 3内和控制腔4中各个用电设备的用电开关控制。 [0022] 其中如图1、2所示，氢气储罐1的顶端中央固定连通有单向充气管101，单向充气管101周侧的上部固定连通有电控阀一102，氢气储罐1在进行工作时，通过单向充气管101使得在充气时，氢气只能单向导到氢气储罐1中，并通过电控阀一102在充气时打开，使得氢气储罐1可以通过单向充气管101进行充气，并在充气完成后，使得单向充气管101上部封闭，进一步防止氢气泄漏。 [0023] 其中如图1、3所示，连通腔2的顶端固定有固定帽203，固定帽203的顶端前部固定有黄色显示灯204，固定帽203的顶端后部固定有红色显示灯205，活塞一206下方的连通腔2周侧固定连通有连通管208，连通管208远离连通腔2的一端与氢气储罐1的顶端固定连通，连通腔2通过固定帽203固定黄色显示灯204和红色显示灯205，当按压开关一201被压下后，黄色显示灯204亮起，显示氢气储罐1中的氢气含量过低，当按压开关二202被压下后，红色显示灯205亮起，显示氢气储罐1中氢气充满，不能再继续充气。 [0024] 其中如图1、2、4所示，输出管304靠近氢气储罐1的一端固定连通有输出泵302，输出泵302的输入端固定连通有输气管301，且输气管301远离输出泵302的一端与氢气储罐1固定连通，输气管301贯通固定在控制箱3内靠近氢气储罐1的一面上部，输出泵302固定在控制箱3的内壁上，当氢气储罐1中的氢气需要输出时，启动输出泵302，使得输气管301中输送的氢气储罐1中的氢气被泵送到输出管304中，并通过输出管304导到氢气的使用设备中。 [0025] 其中如图1、2、4所示，输气管301下方的氢气储罐1周侧固定连通有输送管305，输送管305贯通固定在控制箱3靠近氢气储罐1的一端部，输送管305远离氢气储罐1的一端固定连通有加压泵307，加压泵307和输出泵302之间的输送管305周侧固定有电控阀二306，加压泵307的周侧固定有连接杆308，连接杆308的前端固定在控制腔4内壁的前部，进行工作时，当和顶管303连通的输出管304中的氢气压力不够时，按压开关三403被压下，打开电控阀二306，并启动加压泵307，使得输送管305将氢气储罐1中的氢气抽入，并通过加压泵307泵送到加压管309中，并导到输出管304中，直到活塞二401在控制腔4中被顶起来，松开按压开关三403，关闭电控阀二306和加压泵307。 [0026] 其中如图1、4所示，加压泵307的输出端固定连通有加压管309，加压管309远离加压泵307的一端固定连通在输出泵302和顶管303之间的输出管304周侧，加压泵307在进行工作时，将氢气从输送管305中抽送到加压管309中，再导到输出管304中。 [0027] 其中如图1、5所示，控制腔4的内底部对称固定有按压开关三403，控制腔4内活动连接有活塞二401，活塞二401的底端固定与压动环402，活塞二401上方的控制腔4内充满氢气，当输出管304中输送氢气的压力合适时，就会顶动活塞二401上升，在输送氢气的压力过低时，活塞二401带动压力环下降，使得压动环402将按压开关三403压下。 [0028] 其中如图1、2、5、6所示，循环组件5还包括单向回流管501和循环泵502，控制腔4内壁远离氢气储罐1的一面下部固定有循环泵502，循环泵502的输出端固定连通有单向回流管501，单向回流管501贯通固定在控制箱3靠近氢气储罐1的一端，并设置在输送管305下方，单向回流管501远离循环泵502的一端与氢气储罐1周侧固定连通，转接管503远离外螺筒505的一端与循环泵502的输入端固定连通，当转接管503将使用氢气设备中剩余的氢气输送到循环泵502中，再输送到单向回流管501中，并通过单向回流管501单向回流导到氢气储罐1中。 [0029] 其中如图1、7所示，冷凝器6的周侧两个端部皆固定连通有冷凝水管603，冷凝器6内贯通固定有循环管601，循环管601与内螺筒602连通，通过循环管601将使用氢气设备中剩余的氢气循环导到外螺筒505中，通过两个冷凝水管603使得冷凝水在冷凝器6中进行流动，并在冷凝器6中进行流动，使得循环管601内氢气中掺杂的水蒸气冷凝。 [0030] 其中如图1、4、6、8所示，控制箱3靠近循环组件5的一端前方的下部拐角处固定有冷凝水箱7，冷凝水箱7的后侧固定连通有输水管701，输水管701远离冷凝水箱7的一端固定在控制箱3和限位盘504之间的转接管503周侧的下部，冷凝水箱7的前侧下部固定连通有排水管702，排水管702的周侧固定有开关阀703，当循环管601中冷凝后的水导到外螺筒505中后，再输送到转接管503中，通过转接管503导到输水管701中，通过输水管701导到冷凝水箱7中，当冷凝水箱7中水含量到一定量后，打开开关阀703，使得冷凝水箱7中的水排出。 [0031] 本发明的具体工作原理为：工作时，当氢气储罐1中的氢气压力较低时，连通管208与氢气储罐1连通，当活塞一206下方的氢气压力较低，活塞一206下降，直到按压杆207压下按压开关一201，使得黄色显示灯204亮起来，在黄色显示灯204亮起时，确定氢气储罐1中的氢气压力不够大，需要进行氢气储罐1需要充装氢气，通过单向充气管101使得在充气时，氢气只能单向导到氢气储罐1中，并通过电控阀一102在充气时打开，使得氢气储罐1可以通过单向充气管101进行充气，并在充气完成后，使得单向充气管101上部封闭，进一步防止氢气泄漏，在充装氢气时，氢气储罐1中的氢气压力使得活塞一206上升，通使得按压杆207将按压开关二202压下，使得红色显示灯205亮起来，确定氢气储罐1中的氢气到合适的压力，无需加压，在需要使用氢气时，通过物联网网关9使得控制箱3内和控制腔4中的用电设备通电，进行工作，此时，通过输出泵302将氢气通过输气管301抽入输出管304中，再通过输出管304输送到使用氢气的环境中，当和顶管303连通的输出管304中的氢气压力不够时，活塞二 401上方的控制腔4内充满氢气，当输出管304中输送氢气的压力合适时，就会顶动活塞二 401上升，在输送氢气的压力过低时，活塞二401带动压力环下降，使得压力环将按压开关三 403压下，打开电控阀二306，并启动加压泵307，使得输送管305将氢气储罐1中的氢气抽入，并通过加压泵307泵送到加压管309中，并导到输出管304中，直到活塞二401在控制腔4中被顶起来，松开按压开关三403，关闭电控阀二306和加压泵307，当使用氢气的设备中剩余的纯净氢气输送到循环管601中，通过循环管601将使用氢气设备中剩余的氢气循环导到外螺筒505中，通过两个冷凝水管603使得冷凝水在冷凝器6中进行流动，并在冷凝器6中进行流动，使得循环管601内氢气中掺杂的水蒸气冷凝，当循环管601中冷凝后的水导到外螺筒505中后，再输送到转接管503中，通过转接管503导到输水管701中，通过输水管701导到冷凝水箱7中，当冷凝水箱7中水含量到一定量后，打开开关阀703，使得冷凝水箱7中的水排出，当循环时的氢气导到外螺筒505中，再导到转接管503中，通过循环泵502抽到单向回流管501中，通过单向回流管501回流到氢气储罐1中，完成氢气回流。 |
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