15项氢能制取及利用技术详解
(一)大功率重卡车用燃料电池发电系统
1.技术适用范围
适用于重载物流长途运输车辆。
2.技术原理及工艺
采用氢燃料电池发动机替代柴油发动机，并使用工业副产氢气，全程无排放。采用低铂载量高性能膜电极，反应电压高，从根本上提高发电效率、降低生产成本。配合高功率电堆层叠组装和密封技术、系统控制和优化技术，提高发动机效率。发动机系统兼容热回收技术，低温时为车内供暖。
技术原理如图1所示。
DC-DC散热器。
DC-DC
散热器。
余热
换热器
冷却泵
氢气
引射器
压储氢
空压机
空气
电
锂电池
燃料电池电堆
燃料电池发动机
车载pou.
电
图1技术原理图
3.技术功能特性及指标
(1)低铂载量高性能膜电极，工作电压0.7伏时，电流密度为2安/平方米；
(2)优化电堆工艺和发动机控制策略，动态平均效率51%。
4.应用案例
(1)项目基本情况：
技术提供单位为浙江锋源氢能科技有限公司，应用单位为安阳晶晖物流有限公司。改造前使用传统49吨燃料电池重卡承担运输任务，年运输里程为330万千米，主要耗能种类为柴油，平均百公里油耗约为40升。
(2)主要技术改造内容：
投放63台49吨氢能重卡，发动机额定功率110千瓦，替代原有柴油重卡从事运输任务。2022年6月实施节能改造，实施周期2个月。
(3)节能降碳效果及投资回收期：
改造完成后，平均百公里氢耗为9.3千克，单车减少二氧化碳排放约1千克/千米，实现二氧化碳减排量3300吨/年。投资额为9450万元，投资回收期为3年。
(二)氢燃料分布式发电系统
1.技术适用范围
适用于氢储能发电系统。
2.技术原理及工艺
开发燃料电池分布式发电系统，以氢气作为原料与空气中的氧气发生电化学反应发电。燃料电池系统产生的直流电经逆变器并升压后，接入10kV交流电网线。副产水蒸气由洁净水收集装置收集，通过冷凝器回收热能，获取常温液态水，全运行周期清洁无污染。设计自动调节控制系统，可实现故障电堆系统在降容条件下持续运行。工艺路线如图2所示。
阳极尾
阳极尾阴投尾排
第气
驾气酒环统
10V
升压转摸
设备
空气
空气供应统
巴料电池
电堆模块
冷却准冷
巴秆电池冷即系统
尾排
图2工艺路线图
直流
560V
辅助设画冷即系统
双向变源
设备
升压查压
冷却液
交流电
空气
里气
电网
器
3.技术功能特性及指标
(1)多电堆控制燃料电池，发电系统抗干扰能力强，并网电压波动范围≤1%;
(2)故障电堆系统在降容条件下持续运行，电堆转化效率≥60%。
4.应用案例
(1)项目基本情况：
技术提供单位为爱德曼氢能源装备有限公司，应用单位为浙江嘉化能源化工股份有限公司。改造前生产过程中产生的大量工业副产氢气直接排放，未得到有效利用，副产氢气约1万吨/年。
(2)主要技术改造内容：
安装1兆瓦氢燃料分布式发电系统，配套工业副产氢气提纯装置和逆变器。2022年7月实施节能改造，实施周期2个月。
(3)节能降碳效果及投资回收期：
改造完成后，系统发电量400万千瓦时/年，实现节能量1240吨标准煤/年，二氧化碳减排量3298吨/年。投资额为800万元，投资回收期为5年。
(三)加氢站成套装备
1.技术适用范围
适用于加氢站和制加氢一体站建设及改造。
2.技术原理及工艺
采用加氢站成套装备，将不同来源的氢气通过压缩机增压储存至储氢瓶组，再由加氢机采用分级加注模式为氢燃料电池汽车加注氢气。自主开发液驱式氢气压缩机、隔膜式压缩机等关键增压设备，开展站控系统标准化设计。建立整站能量流动控制策略，智能控制加注过程，智能调整压缩机启停、储氢瓶组充装，实现加氢站全流程高效节能运行。标准加氢站工艺流程如图3所示。
加氢系统
加氢系统
稳
we
aco
●*
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图3标准加氢站工艺流程图
3.技术功能特性及指标
(1)匹配35兆帕加氢压力，单***加注平均流量2千克/分钟；
(2)加氢站智能运维，单位氢气加注能耗≤2千瓦时/千克。
4.应用案例
(1)项目基本情况：
技术提供单位为中石化石油机械股份有限公司，应用单位为中国石化湖北武汉石油分公司。改造前，武汉加油站仅包括一个加油区域，共设置4台加油机，无法满足氢燃料电池客车和重卡的加注需求。
(2)主要技术改造内容：
安装卸氢柱、压缩机、储氢瓶组、顺序控制盘、加氢机、冷水机组等成套装备，配套标准化智能站控系统。2021年11月实施建设，实施周期3个月。
(3)节能降碳效果及投资回收期：
建设完成后，加氢规模为500千克/天，结合后端利用实现二氧化碳减排量2250吨/年。投资额为10