氣體填充方法和填充站的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種填充方法和填充站。
[0002] 本發明更具體地設及用加壓氣態氨填充填充站的至少一個緩沖容器的方法，所述 填充站包括至少一個緩沖容器W及連接到所述至少一個緩沖容器的流體回路，所述填充站 的回路包括連接到至少一個氣態氨源的第一端，該第一端用于利用來自所述源的氣體對所 述至少一個緩沖容器進行填充，所述回路包括配備有用于可拆卸地連接至罐的輸送管的第 二端，W便從所述至少一個緩沖容器填充所述罐。
【背景技術】
[0003] 車輛的（氨）氣罐的快速填充（即，通常15分鐘W內）通常通過連續的壓力平衡 來執行。也就是說，處于增加的高壓（例如200, 300,450或850己化ar))的儲存氣體的緩 沖容器被連續地設置成與待填充的罐之間流體連通。
[0004] 運些方法在文獻中有大量描述。例如可W參考文獻FR2919375Al,FR2973858 Al和FR2919375Al,所述文獻描述本發明可適用的填充站。
[000引通常提供運種車輛的罐中的氨氣W供應燃料電池。燃料電池（特別是叩EMFC" 型）必須被供應非常"純"的氨氣。事實上，大量文獻描述了氨氣中的雜質（例如化學品， 水，CO, &巧對燃料電池的性能和使用壽命的負面影響。
[0006] 因此開發出嚴格的標準W確保輸送到罐的氨氣不損傷電池（參見例如ISO 14687-2 標準）。
[0007] 借助于已知的且相對便宜的制造過程獲得的工業用氣體的標準不可能確保運種 程度的純度。公知的是，為了保證氨氣的純度總是符合燃料電池的要求，有必要在填充站的 上游添加凈化工業生產的氨氣的步驟，然而運些凈化步驟很貴（例如在低溫操作的吸附床 層或鈕膜上凈化）。
[0008] 因此，為了保證氨氣純度符合燃料電池的規格，一種已知的解決方案包括用液態 氨供應填充站。運種氨根據定義是非常純的，因為其溫度（20K的數量級）使所有的雜質沉 淀成固體形式。另一解決方案包括使用通過低溫操作的吸附凈化器凈化的氨。另一解決方 案包括使用直接來自電解槽隨后在催化劑床層上脫氧W及在吸附劑上干燥的步驟的氨。
[0009] 運些解決方案通常也導致大的額外費用（相對于工業生產氨氣的成本的40%至 100 %的附加成本）。
[0010] 另一種已知的解決方案使用安裝在填充站的壓縮機的上游W驗證氣體純度的氣 體分析器。當供應到壓縮機的氣體超過雜質闊值時，（多個）壓縮機的入口閥被關閉，導致 壓縮機停機。填充站則處于降級模式（填充能力刻意下降W便保持運行自動性）。壓縮機 的重新啟動則在大多數情況下是手動的操作，需要操作者在現場。此外，如果該站是由來自 現場的或分散的發生器的氣體源供給的，不純（即不符合規格）的氨氣隨后被排放到空氣 中，W允許該系統通過自動或手動作用于氨氣生產參數而恢復標稱純度水平。運樣就產生 了能量的浪費。
【發明內容】
[0011] 本發明的目的是消除現有技術的全部或部分上述缺點。
[0012] 為此，根據本發明并且根據上述前序部分給出一般定義的方法，實質上其特征在 于，該方法包括在所述緩沖容器的填充過程中確定緩沖容器中的氨氣內的至少一種雜質的 當前濃度的步驟，將雜質的所述當前濃度與給定濃度闊值相比較的步驟，并在所述至少一 種雜質的當前濃度達到所述濃度闊值時，停止填充所述緩沖容器。
[0013] 此外，本發明的一些實施例可包括一個或多個下列特征：
[0014] -確定至少一種雜質的當前濃度的步驟包括通過傳感器測量至少一個氨氣源和/ 或填充站的流體回路中的雜質濃度，并在填充緩沖容器過程中確定實時輸送到該緩沖容器 的氣體的量，
[0015] -在填充緩沖容器過程中確定實時輸送到緩沖容器的氣體的量包括W下至少一 個：在填充緩沖容器的過程中，通過回路中的流量計測量，W及測量緩沖容器中的壓力變 化，
[0016] -所述方法包括存儲/記錄所述被確定的當前濃度的步驟，在填充過程中確定緩 沖容器中的氨氣內的至少一種雜質的當前濃度的步驟考慮到在先前填充過程中確定的緩 沖容器中雜質的殘留濃度。
[0017] -所述填充站包括填充有加壓至不同壓力的氣態氨的若干個緩沖容器，
[0018] -在填充后，根據壓力遞增的順序依次使用緩沖容器從而經由相繼/連續的壓力 平衡填充罐（8)，
[0019] -至少一個氨氣源包括W下至少一者：壓力處于1.Sbar油S和20化ar油S之間 的氨氣網絡W及用于產生氨氣的部件，
[0020] -用于產生氨氣的部件包括W下至少一者：電解槽，天然氣重整器，甲醇裂化裝 置，自熱重整裝置和部分氧化裝置，
[0021] -所述至少一種雜質包括W下至少一者：一氧化碳，水，至少一種含硫或面代化合 物，C〇2,氮氣，氮氣，畑3,至少一種控，〇2和氣氣， 陽02引-所述至少一種雜質包括一氧化碳，濃度闊值在0.Ippm和IOppm之間，優選在 0.Ippm和 0. ：3ppm之間，
[002引-所述至少一種雜質包括水，并且濃度闊值在Ippm和10化pm之間，優選在化pm和 7卵m之間，
[0024]-填充站包括至少一個壓縮部件，其用于壓縮供應到緩沖容器或罐的氣態氨，
[00巧]-由于雜質的當前濃度處于闊值水平而停止填充所述緩沖容器后，所述方法包括 填充另一緩沖容器的步驟，也就是說，來自所述源的氣體的傳輸按照相同程序被切換到另 一緩沖容器，
[00%]-由于雜質的當前濃度處于闊值水平而停止填充所述緩沖容器后，對該相同緩沖 容器的填充僅在來自再次供應的源的氣體中的雜質濃度變得低于緩沖容器中的雜質濃度 時重新啟動，
[0027]-該方法包括將由所述至少一個源供應的氣體在供應至緩沖容器之前進行臨時中 間儲存的步驟，W便必要時在填充緩沖容器之前等待確定當前濃度的可用性，
[0028] -填充站的回路包括定位于所述至少一個源與至少一個緩沖存儲裝置之間的中間 氣體存儲裝置，W便在必要時使緩沖容器的填充與來自用于確定雜質當前濃度的部件的可 用信息同步，
[0029] -所述中間存儲裝置被定位在用于確定當前濃度的部件與緊鄰用于確定當前濃度 的部件的閥之間，
[0030] -填充站包括用于儲存加壓到各自的壓力（例如分別在150和350己之間、350和 700己之間、700己和850己之間）的氨氣的S個緩沖容器，
[0031] -所述站包括至少一個冷卻交換器，其與用于被供應到罐和/或供應到緩沖容器 的氣體進行熱交換，
[0032] -電子邏輯控制器包括用于采集和處理數據的系統，
[0033] -電子邏輯控制器包括數據存儲器，其通過在每次填充時更新而存儲所述至少一 個緩沖容器中的雜質的當前濃度。
[0034] 本發明還設及一種用于加壓氣態氨罐的填充站，包括設置成用于容納加壓氣態氨 的至少一個緩沖容器、包括多個閥的流體回路W及用于控制所述填充站且特別用于控制至 少一個閥的電子邏輯控制器，所述回路連接至所述至少一個緩沖容器并包括第一端，該第 一端用于連接到至少一個氣態氨源，W使得能夠利用由所述至少一個源供應的氣體填充所 述至少一個緩沖容器，所述流體回路包括第二端，該第二端包括用于可拆卸地連接至罐W 便從所述至少一個緩沖容器填充所述罐的填充管，所述站包括用于在填充緩沖容器的過程 中確定緩沖容器中的氨氣中的至少一種雜質的當前濃度的至少一個部件，所述電子邏輯控 制器設置成適于：
[0035] -用于接收和/或計算由確定部件確定的雜質的當前濃度，
[0036] -用于將雜質的所述當前濃度與預定濃度闊值相比較，并且當所述至少一種雜質 的當前濃度達到所述濃度闊值時，停止所述緩沖容器的填充。
[0037] 根據其它可能的具體特征：
[0038] -用于確定當前濃度的部件包括至少一個氨氣源中的和/或填充站的流體回路中 的至少一個雜質濃度傳感器，W及用于在填充緩沖容器的過程中確定實時輸送到緩沖容器 內的氣體量的至少一個部件，
[0039] -用于確定輸送到緩沖容器內的氣體量的部件包括W下至少一者：位于回路中的 流量計和用于測量緩沖容器中的壓力的傳感器。
[0040] 本發明還設及包括上文或下文的特征的任意組合的任何替代裝置或方法。
【附圖說明】
[0041] 其它具體特征和優點將通過閱讀W下參照附圖給出的描述變得顯而易見，在附圖 中：
[0042] -圖1是示意性局部視圖，示出了根據本發明的一個可能的示例性實施例的填充 站的結構和運行，
[0043] -圖2是根據另