国家知识产权局5月10日公告中国氢能相关专利,涵盖固态储氢新材料(多家稀土研究院所加入)、输氢管道与防氢脆、氢能内燃机、长江电力内河氢动力船舶与加氢站研究及其他方向:
固态储氢新材料,稀土研究院(所)加入值得关注
- 复旦大学:CNT@TiO2掺杂NaAlH4复合储氢材料
溶剂热法制备CNT@TiO2后与NaAlH4球磨复合而成。与纯NaAlH4相比,吸放氢温度大幅下降,放氢动力学和循环性能明显改善;工艺简单易操作,有商业化应用前景。
- 广东省科学院资源利用与稀土开发研究所:核壳纳米结构氢化镁-硼氢化镁水解制氢材料
将氢化镁在球磨罐内充入硼烷气体进行无溶剂气固反应球磨,原位形成硼氢化镁纳米壳层。该方法简单、成本低,避免了昂贵硼氢化镁的直接使用,同时克服了其他复合体系理论放氢容量降低的缺点甚至提高理论放氢容量;壳层水解释放的热量及形成的局部离子溶液环境是提升氢化镁水解动力学的关键。
- 中国科学院江西稀土研究院:稀土复合TiFe储氢合金
合金化学式为TiaFebVcNb0.03-cREd(0.52≤a≤0.62,0.45≤b≤0.50,0.01≤c≤0.03,0.01≤d≤0.04),RE为Ce、La、Y或Pr中的一种或组合,经氩气气氛电弧熔炼后退火制备。稀土复合后首先吸氢、为氢原子进入合金提供通道,V和Nb的加入提高储氢容量;合金25℃即可完全活化,最大储氢量超1.95wt.%,有效放氢量超1.71wt.%,有望大规模生产。
- 中国科学院江西稀土研究院:多元储氢合金
组成通式为TiaCrbM1-a-bRE(0.31≤a≤0.55,0.25≤b≤0.52),M为V80Fe、Mo60Fe、Nb65Fe、Mn80Fe、Cr60Fe或Mo90Nb等中的一种或组合,RE质量含量0—5wt.%。经原料优化设计与精炼,制得成本低、储氢性能优良、活化性能好、平台滞后小、循环性能优异的合金,制备方法简单易行,有良好的工业化批量应用前景。
- 陕西理工大学:双层双空位石墨烯储氢材料及吸附能计算方法
通过空位键旋转构建5555-6-7777空位石墨烯,B原子掺杂后得到稳定双层结构,内层用质量大、电荷多的Ti原子修饰,外层用质量小、电荷少的Li原子修饰;同时公开层间吸附能计算方法,得出储氢系统内外层整体存在最大储氢阈值。
- 广东豪鹏新能源科技:覆镍储氢材料及镍氢电池
将95—99份储氢合金粉末与1—5份镍粉进行等离子体球磨,镍粉嵌入储氢合金表面裂缝中形成覆镍储氢材料。吸放氢动力学明显改善,能有效提高镍氢电池放电功率及高倍率放电平台和寿命;方法操作简单、经济环保、不浪费物料。
- 西部宝德科技:多孔钛铁基储氢合金制备方法
钛粉、铁粉及微量元素机械混料、干燥、模压后,将压坯放入真空炉升温至400—500℃保温20—40min,用通电金属丝引燃合成多孔钛铁基储氢合金,实现低能耗、合成时间短。
输氢管道和防氢脆研究
- 安科工程技术研究院(北京):纯氢/掺氢燃气管道风险评价方法
根据管段数据确定管道危害因素并计算风险评估值,风险评估值大于预设阈值时调整待评价管段,解决了纯氢/掺氢燃气管道风险准确评估问题,提高输送气体安全性。
- 浙江大学:天然气管道降压输氢的压力确定方法
基于管道内检测结果分析裂纹和缺陷分布,选取危险性系数最大的三个区域截取管段进行氢气爆破试验,并在原位环境下测试断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率,安全评价符合强制性标准后将相应压力确定为降压输氢最大运行压力。可快速定位管道掺氢后最危险部位、精准确认管道极限承载能力。
- 鞍钢股份:1.0GPa级抗氢脆型冷成形汽车用钢
钢板成分为C 0.15%—0.25%、Mn 1.8%—2.8%、Si 0.5%—2.0%、Al 0.6%—6.0%、Ni 0.05%—0.80%、Cu 0.05%—0.80%及微量Mg、Nb、Ti等,经电炉冶炼、中薄板坯连铸连轧、酸洗冷轧、淬火配分、光整生产。屈服强度≥650MPa,抗拉强度980—1100MPa,A80断后伸长率≥20.0%,扩孔率≥40%;180°U型弯曲预置应力并在0.5mol/L HCl溶液浸泡14天均未发生延迟断裂,实现"一钢多用"、节约制造成本。
- 北京科技大学:高强韧抗氢脆镍基多组元合金
合金化学式Ni90-xCr10Vx(x=24—32),经真空电弧炉反复熔炼、吸铸、固溶、冷轧和退火制成。屈服强度大于500MPa、抗拉强度大于900MPa、延伸率超过10%,具有优异的抗氢脆性能,应用前景大。
- 北京理工大学重庆创新中心、中信金属等:快速评价高强钢板抗氢脆性能的方法
通过"电化学充氢→极限尖冷弯"试验,对比不同标准试样冷弯角度判断抗氢脆性能优劣。方法简单、试验周期短,克服了现有测试方法准确性较低、步骤繁琐的不足,也可用于评价含氢高强钢板作为汽车车身结构件抵抗碰撞断裂的能力。
清华大学和氢燃料机
- 清华大学:氢能内燃机射流燃烧系统
主燃室顶部设置预燃室,氢喷射器将氢气多次喷射至预燃室内,压缩冲程末期火花塞点火产生氢射流火焰引燃主燃室内氢-空气混合气。可有效抑制内燃机爆震、防止回火,提高热效率、降低NOx排放并达到零碳排放。
- 清华大学:制氢方案的确定方法
获取碱性制氢、质子交换(PEM)制氢、光伏结合碱性/PEM制氢、煤制氢、天然气制氢和工业制氢等多种方法的氢气需求、成本、效率等信息,以经济成本最低为目标输入制氢方案优化模型,预测预设时间段内的最优制氢方案,提高能源利用与制氢效率。
长江电力内河氢动力船舶和加氢站研究
- 中国长江电力、长江勘测规划设计研究院:船用多储罐氢燃料加注状态判断方法
实时采集每个氢燃料储罐状态数据及所处区域可燃气体浓度,储罐液位达到预设阈值即停止该储罐加注;当加注总管加注量Q1≥0.99×各储罐加注量总和Q2时判定全部加注完成。能准确识别预期加注状态,避免加注时间延长、降低加注安全隐患。

其他值得关注
- 福建雪人氢能科技:氢燃料电池气液分离装置
装置含一级气液分离模块,换热盘两端分别连通旧氢气管道和新氢气管道,并设有旧/新氢气换热内腔及排放口,可快速完成旧氢气冷却与气液分离。
- 中国商飞北京民用飞机技术研究中心、中国商飞:氢能源飞机及机身结构
氢罐组安装于机身上部,通过支撑肋与机身框连接,不影响常规客货舱布置空间;燃料罐外侧加装整流罩减小飞行阻力,给出优选的机身外形及氢罐连接方案。
- 天津大学:碳捕集同步制氢系统
系统由第一、第二电极、双极膜(阳离子交换层、中间反应层、阴离子交换层)及氧化还原对被氧化液/被还原液构成吸收腔和解吸腔。吸收腔吸收低浓度CO2,解吸腔同时释放高浓度CO2和氢气;氢气降低解吸腔中CO2分压、促进CO2析出,碳捕集效率高、能耗低。
- 天津大学:海水电解电极及电解海水制氢装置
阴极为泡沫镍表面原位生长钼酸镍钴/二氧化钼纳米棒结构阵列(海水分解析氢催化剂),阳极为泡沫镍原位生长羟基氧化镍铁后沉积氧化石墨烯层(析氧催化剂,抑制氯离子吸附)。电极在碱性模拟海水中1.79V即可驱动工业级电流密度(1000mA/cm²),易制备、成本低。
- 国能北电胜利能源:车载储氢系统及矿用自卸车
车架左右两侧分设箱体结构,每侧箱体含上下布置的第一、第二储氢箱体,内部设置多个储氢瓶。系统储氢容量大,满足大吨量级矿用自卸车使用需求。
