一种高真空多层绝热的车载液氢气瓶的制作方法

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1.本发明涉及一种氢燃料电池气瓶，具体是一种高真空多层绝热的车载液氢气瓶。

背景技术：

2.燃料电池电动汽车车载液氢供气系统是满足重卡商用车长续航的重要途径，因其储氢密度较高、占用体积小以及整体成本较低，所以备受国内外整车厂关注、跟进及测试。
3.因液氢介质其温度较低-253℃，体积气化潜热较液化天然气（lng）低1/3左右以及临界压力较低约1.295mpa,造成液氢的整个绝热系统需要超低的漏热量，对整个高真空多层绝热系统要求更严格，目前的该种气瓶不仅生产成本高，而且漏热量较大，不利于液氢的使用。

技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种高真空多层绝热的车载液氢气瓶，通过将铝箔或铜箔与玻纤材料的不同比例搭配，在内胆与外胆之间形成冷区与热区，冷区形成高热阻模式，热区形成高辐射为主，不仅工艺控制较为简单、批量化程度高，而且保冷效果好，能够有效的减少外界热辐射造成的漏热对液氢气瓶蒸发率的影响。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种高真空多层绝热的车载液氢气瓶，包括内胆和外胆，在车载液氢气瓶高真空多层绝热系统中，其高真空多层绝热材料与外胆接近的位置划分为“热区”，其高真空多层绝热材料与内胆接近的位置划分为“冷区”；在“热区
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因其温度较高，利用多反射屏原则，减少外界通过热辐射传递的热量；在“冷区”因其温度较低，利用高热阻原则，减少外界通过热辐射和热传导传递的热量。具体：内胆与外胆之间的夹层区域形成内侧的高真空多层绝热冷区和外侧的热区，冷区和热区进行绝热材料包覆并形成绝热层，绝热层由多组铝箔或铜箔和玻纤材料组成，热区的绝热层由多组一层铝箔或铜箔和一层玻纤材料组成，冷区的绝热层由多组一层铝箔或铜箔和多层玻纤材料组成，如：冷区靠近内胆的第一组采用6层玻纤材料+1层铝箔或铜箔；第二组采用5层玻纤材料+1层铝箔或铜箔；第三组采用4层玻纤材料+1层铝箔或铜箔，直至第五组采用2层玻纤材料+1层铝箔或铜箔。
6.进一步地，每层铝箔或铜箔厚度为0.0075mm-0.0125mm，抗拉强度≥0.27 kn / m，表面光洁度10-12级并经过脱脂处理，每层玻纤材料厚度≤ 0. 06 mm，抗拉强度≥0.03 kn ，并经过脱脂处理。
7.进一步地，绝热5外部采用宽度30mm的玻璃纤维带进行捆绑，其压紧力为100kn，且其环向多圈，纵向多圈进行固定。
8.进一步地，每层铝箔或铜箔表面进行穿孔，穿孔直径大小为2.5mm，每层铝箔或铜箔穿孔个数为每平方米50个。
9.进一步地，内胆与外胆之间抽真空，其漏放气速率为≤1.0
×
10-8pa.m
³
/s ，真空度要求≤2.0
×
10-3pa。
10.进一步地，内胆两端封头分别通过支撑结构与外胆两端封头固定连接。
11.进一步地，绝热层外围与外胆之间留有空隙，且在空隙内添加ag400作为吸氢剂材料，在绝热层内侧添加分子筛吸附剂。
12.进一步地，分子筛吸附剂采用5a与13x进行混合，混合比例为5:1，ag400采用脱脂铜网其网孔大小0.2mm进行包覆装，并采用铝箔胶带固定。
13.进一步地，铝箔或铜箔及玻纤材料先复合好后再进行内胆缠绕，缠绕好之后并将形成的绝热层在120℃下进行烘干，烘干时间12小时，除去绝热材料水分、有机物。
14.通过以上设置，本发明设置的绝热层结构，在绝热层内层设计高热阻、低表面导热系数结构，在绝热层外层设计高辐射，较高的层密度结构，并采用递减方式过渡，同时在玻纤材料采用高热阻、低导热的方式减少绝热层相邻铝箔或铜箔漏热，使其车载液氢气瓶夹层绝热层漏热降低50%以上，极大的提高的车载液氢气瓶的维持时间。
附图说明
15.现结合附图对本发明做进一步说明。
16.图1为本发明的内部结构示意图；图2为本发明绝热层的结构示意图；图3为本发明玻纤材料部位的结构示意图。
具体实施方式
17.如图1-3所示，一种高真空多层绝热的车载液氢气瓶，包括内胆1和外胆2，内胆1制造完成后，对其外表面进行清洗及火焰烘烤，使其外表面减少油污、水分及其他杂质，进而减少其车载液氢气瓶的夹层的漏放气速率，内胆1两端封头分别通过支撑结构6与外胆2两端封头固定连接，保证在内胆1在低温状态下处于可收缩状态，内胆1与外胆2之间抽真空，如图1，内胆1与外胆2之间的夹层区域形成内侧的冷区和外侧的热区，冷区和热区进行绝热材料包覆并形成绝热层5，绝热层5由多组铝箔或铜箔3和玻纤材料4组成，热区的绝热层5由多组一层铝箔或铜箔3和一层玻纤材料4组成，冷区的绝热层5由多组一层铝箔或铜箔3和多层玻纤材料4组成，如在“冷区”第一层采用6层玻纤材料+1层铝箔或铜箔；第二次采用5层玻纤材料+1层铝箔或铜箔；第三次采用4层玻纤材料+1层铝箔或铜箔
……
依次递减到“热区”，即与内胆1接触的玻纤材料为6层，如图2，两层及两层以上的玻纤材料每层之间相互垂直形成点式接触，每层玻纤材料丝径0.005mm-0.008mm，每条长度处于5mm-8mm之间，如图3，另外，绝热层5的缠绕应在环境温度大于≥5℃，环境湿度≤30%的操作下进行，在绝热层缠绕时应配备防护服。
18.每层铝箔或铜箔厚度为0.0075mm-0.0125mm，抗拉强度≥0.27 kn / m，表面光洁度10-12级并经过脱脂处理。每层玻纤材料厚度≤ 0. 06 mm，抗拉强度≥0.03 kn ，并经过脱脂处理。
19.绝热层5外部采用宽度30mm的玻璃纤维带进行捆绑，其压紧力为100kn，且其环向多圈，纵向多圈进行固定，防发生松散。每层铝箔或铜箔表面进行穿孔，穿孔直径大小为2.5mm，每层铝箔或铜箔穿孔个数为每平方米50个。
20.内胆1与外胆2之间抽真空，进行6次高温氮气置换，采用分子泵对其夹层进行抽
空，其漏放气速率为≤1.0
×
10-8pa.m
³
/s ，真空度要求≤2.0
×
10-3pa。绝热层5外围与外胆2之间留有空隙，且在空隙内添加ag400作为吸氢剂材料，在绝热层5内侧添加分子筛吸附剂。分子筛吸附剂采用5a与13x进行混合，混合比例为5:1，混合好后放入真空烘干箱内进行烘干12h，确保其活化效率最大，将其活化好的分子筛吸附剂采用不锈钢丝网进行包覆至于内胆外表面；ag400为常温吸附剂，采用脱脂铜网其网孔大小0.2mm进行包覆装，并采用铝箔胶带固定，还可以采用玻璃纤维纸包覆后，放置于不锈钢丝网内，固定在外胆后部封头内侧。铝箔或铜箔及玻纤材料先复合好后再进行内胆1缠绕，缠绕好之后并将形成的绝热层5在120℃下进行烘干，烘干时间12小时，除去绝热材料水分、油脂等有机物。
21.以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

技术特征：

1.一种高真空多层绝热的车载液氢气瓶，包括内胆（1）和外胆（2），其特征在于：内胆（1）与外胆（2）之间的夹层区域形成内侧的冷区和外侧的热区，冷区和热区进行绝热材料包覆并形成绝热层（5），绝热层（5）由多组铝箔或铜箔（3）和玻纤材料（4）组成，热区的绝热层（5）由多组一层铝箔或铜箔（3）和一层玻纤材料（4）组成，冷区的绝热层（5）由多组一层铝箔或铜箔（3）和多层玻纤材料（4）组成。2.如权利要求1所述的一种高真空多层绝热的车载液氢气瓶，其特征在于：每层铝箔或铜箔（3）厚度为0.0075mm-0.0125mm，抗拉强度≥0.27 kn / m，表面光洁度10-12级并经过脱脂处理，每层玻纤材料（4）厚度≤ 0. 06 mm，抗拉强度≥0.03 kn ，并经过脱脂处理。3.如权利要求1所述的一种高真空多层绝热的车载液氢气瓶，其特征在于：冷区靠近内胆（1）的第一组采用6层玻纤材料（4）+1层铝箔或铜箔（3）；第二组采用5层玻纤材料（4）+1层铝箔或铜箔（3）；第三组采用4层玻纤材料（4）+1层铝箔或铜箔（3），直至第五组采用2层玻纤材料（4）+1层铝箔或铜箔（3），两层及两层以上的玻纤材料（4）每层之间相互垂直形成点式接触，每层玻纤材料丝径0.005mm-0.008mm，每条长度5mm-8mm。4.如权利要求1所述的一种高真空多层绝热的车载液氢气瓶，其特征在于：绝热层（5）外部采用宽度30mm的玻璃纤维带进行捆绑，其压紧力为100kn，且其环向多圈，纵向多圈进行固定。5.如权利要求1所述的一种高真空多层绝热的车载液氢气瓶，其特征在于：每层铝箔或铜箔表面进行穿孔，穿孔直径大小为2.5mm，每层铝箔或铜箔穿孔个数为每平方米50个。6.权利要求1所述的一种高真空多层绝热的车载液氢气瓶，其特征在于：内胆（1）与外胆（2）之间抽真空，其漏放气速率为≤1.0
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10-8pa.m
³
/s ，真空度要求≤2.0
×
10-3pa。7.如权利要求1所述的一种高真空多层绝热的车载液氢气瓶，其特征在于：内胆（1）两端封头分别通过支撑结构（6）与外胆（2）两端封头固定连接。8.权利要求1所述的一种高真空多层绝热的车载液氢气瓶，其特征在于：绝热层（5）外围与外胆（2）之间留有空隙，且在空隙内添加ag400作为吸氢剂材料，在绝热层（5）内侧添加分子筛吸附剂。9.权利要求8所述的一种高真空多层绝热的车载液氢气瓶，其特征在于：分子筛吸附剂采用5a与13x进行混合，混合比例为5:1，ag400采用脱脂铜网其网孔大小0.2mm进行包覆装，并采用铝箔胶带固定。10.权利要求1所述的一种高真空多层绝热的车载液氢气瓶，其特征在于：铝箔或铜箔及玻纤材料先复合好后再进行内胆（1）缠绕，缠绕好之后并将形成的绝热层（5）在120℃下进行烘干，烘干时间12小时，除去绝热材料水分、有机物。

技术总结

一种高真空多层绝热的车载液氢气瓶，包括内胆和外胆，内胆与外胆之间的夹层区域形成内侧的冷区和外侧的热区，冷区和热区进行绝热材料包覆并形成绝热层，绝热层由多组铝箔或铜箔和玻纤材料组成，热区的绝热层由多组一层铝箔或铜箔和一层玻纤材料组成，冷区的绝热层由多组一层铝箔或铜箔和多层玻纤材料组成。本发明在绝热层并采用递减方式过渡，同时在玻纤材料采用高热阻、低导热的方式减少绝热层相邻铝箔或铜箔漏热，使其车载液氢气瓶夹层绝热层漏热降低50%以上，极大的提高的车载液氢气瓶的维持时间。持时间。持时间。