氢能专利库

本发明提供了一种大功率制氢变流器预测控制方法，属于大功率电力电子变换技术、可再生能源微电网暂态控制与先进随机预测控制算法的交叉技术领域。该方法包括进行状态空间降维与构建转移概率矩阵；基于吸收态重构的极速FPP预警推演，预测未来N步的预警信号FPP；基于预警信号FPP的追踪目标动态软化，利用概率主动清零大功率制氢变流器系统的误差追踪动力；利用概率垫高跌落预期，求解得出抗冲击的最优占空比；对非对称限幅与下发控制指令，对占空比变化率进行物理安全约束。本发明克服了现有控制策略“基于确定性反馈、事后被动补偿”的滞后性盲区。

本发明公开了一种碱性电解水制氢系统的一维动态能量流建模分析方法，包括将碱性电解水制氢系统中电堆部件内部的电解单元划分为多个离散的分段；为每一个分段建立一维电化学模型和一维动态热量流模型；将一维电化学模型进行组合，得到组合电化学模型；将一维动态热量流模型进行组合，得到组合动态热量流模型；将组合电化学模型和组合动态热量流模型集成得到电解单元的一维动态综合模型；建立辅助部件集总参数的动态热量流模型；将电解单元的一维动态综合模型与辅助部件集总参数的动态热量流模型集成为系统整体能量流网络模型；求解系统整体能量流网络模型。本发明能够精确地捕捉整个系统的瞬态演变过程，为动态控制和优化提供理论依据。

本发明公开了一种均压质子交换膜电解水制氢装置的能量流建模分析方法，包括：基于均压质子交换膜电解水制氢系统中的串联和并联电路构型，将平行流场中单个电解流道作为建模的电解单元，沿流向将电解单元划分为多个连续的流道分段；为每个电解单元构建电化学反应能路模型和传热能量流模型；以温度、流速作为流道的入口边界条件，联立所述电解单元的电化学反应能路模型及其对应的电化学能路约束条件、所述传热能量流模型，得到系统运行综合模型；求解系统运行综合模型，得到均压质子交换膜电解水制氢装置的运行分析结果。本发明实现了系统的跨尺度统一建模及分析，提高了模型对均压质子交换膜电解水制氢系统的物理分析能力和求解有效性。

本发明公开了基于改进粒子群算法的制氢电解槽动态性能控制方法，包括以下步骤，提取电解槽的指标参数，指标参数包含电解槽运行温度，构建数学模型，数学模型包含运行电压、产氢速率和产氢效率，通过对数学模型的运行电压、产氢速率和产氢效率进行计算，获得多目标寻优的参数用于约束电解槽运行温度，通过自适应权重的多目标粒子群算法对现有的线性二次型规划控制的权重进行优化，构建电解槽温度动态模型，通过电解槽温度动态模型控制电解槽运行温度在约束电解槽运行温度范围之内。本发明通过自适应权重的多目标粒子群算法对线性二次型规划控制的权重进行优化，构建电解槽温度动态模型，从而能够对电解槽运行温度进行稳定、快速的反馈控制。

本发明公开了一种基于集成学习模式的制储氢系统规划方法，属于新能源制氢储氢技术领域。本发明方法包括：获取制储氢系统规划地区的光伏发电、电力负荷以及用氢负荷的历史数据并构建样本集，获取制储氢系统中的设备参数等；根据光伏电解水制取氢气和负荷用氢过程，建立计及光伏发电和制储氢系统最大利用率的离网条件下的制氢数学模型；基于样本集和制氢数学模型对制氢电解槽额定功率和储氢罐容量配置进行评价；根据配置方案的评价结果迭代更新制氢电解槽额定功率和储氢罐容量配置方案。本发明方法能更全面地描绘制储氢系统运行工况，所获取的配置方案提升了制储氢系统实际应用的合理性和适用性，能提升新能源发电、制储氢系统的资源利用率。

本公开是关于一种新能源电解水制氢系统效率优化控制方法以及装置。其中，该方法包括：分别建立电解水制氢系统PEM电解槽制氢电源柜、压缩环节的效率模型，建立总效率计算公式；建立最大制氢效率约束方程；分析基于制氢单元功率与效率最大点的关系下对应的各工况的最优分配策略；生成实现所述电解水制氢系统的制氢单元开启个数的临界启停功率计算公式；基于所述临界启停功率动态控制所述电解水制氢系统的制氢单元启停个数，实现对电解水制氢系统的效率优化控制。本公开通过临界启停功率逐级启动制氢单元，使制氢单元的效率曲线在较大范围内维持在最高效区间，提升制氢效率的同时，减小电解槽启停次数，延长电解槽使用寿命。

本公开是关于一种计及燃料电池工作区间的最大功率点跟踪方法及装置。其中，该方法包括：基于燃料电池变换器的四相交错Boost拓扑建立燃料电池变换器数学模型；根据所述燃料电池变换器数学模型，基于预设电阻增量跟踪法确定所述燃料电池变换器的最大功率点；基于预设等效电阻法确定临界电压，基于所述临界电压确定所述燃料电池变换器的工作区间；基于所述燃料电池变换器的工作区间及最大功率点实现所述燃料电池变换器的预设工作区间的最大功率点跟踪。本公开通过模型预测控制策略及考虑燃料电池工作区间的最大功率点跟踪算法，实时了系统运行状态实时调整在最佳工作点运行。

本发明属于氢能源领域，具体涉及一种L‑CH2加氢站的高效模拟系统与方法，旨在解决现有技术无法实现L‑CH2加氢站的准确建模，导致能量浪费的问题。本系统包括：液氢增压泵模块，配置为计算液氢增压泵内流体区域的流动传热和相变、固体区域的导热及活塞和泵阀的运动；排液管路模块，配置为计算排液管路内的流动传热、排液管壁的导热以及排液管路内壁面的局部对流传热；气化器模块，配置为计算气化器管内的流动传热、气化器管壁的导热、气化器管路内壁面的局部对流传热、气化器翅片的导热及气化器管路外表面和翅片表面的局部对流传热。本发明实现了L‑CH2加氢站工作过程的准确高效模拟，可指导L‑CH2加氢站的节能设计与节能控制。

本发明提供了一种海绵铜基电解水析氧催化材料的制备方法，通过该方法制备的催化材料，包含如下步骤：步骤[1]合成MoSe2/Co3O4复合纳米颗粒；步骤[2]通过电沉积在海绵铜基表面形成负载MoSe2/Co3O4复合纳米颗粒的ErNiCoFeW高熵涂层。本发明制备的催化材料不仅提高了电解水析氧的催化性能，而且提高了催化电极的导电性能，增加了电解水析氧反应的活性面积同时还有效提高了电解水析氧的反应速度，是一种理想的非贵金属电解水析氧催化材料。

本发明公开了一种混合电解槽制氢系统选型评估的方法，考虑质子交换膜电解槽和碱性电解槽的技术和经济特性，选取两类电解槽的8个指标作为评估模型的指标层参与评估；构建多层选型评估模型，所述评估模型包括目标层、指标层和方案层；将指标层的8个指标参与比较，构造评估矩阵，并对评估矩阵的一致性进行检验；基于评估矩阵构建权重矩阵，根据所述权重矩阵计算8个指标的权重向量以及n个方案的权重向量；再计算得到各个方案的总分，总分最大的方案即为混合电解槽最优配置方案。上述方法通过提取两类电解槽多个关键指标，建立多层选型评估模型，最终选出高性价比的混合电解槽最优配置方案。

本发明涉及一种海水燃料电池放电服役性能测试用模拟水洞，包括一体化工作段和扰流体，一体化工作段为内径均一的圆柱段，扰流体为回转体，扰流体由前向后依次包括头部整流罩段、实验段和尾椎段。一体化工作段与其内的扰流体相配合由前向后形成了收缩段、环形流道段和扩张段，并在环形流道段内获得了稳定的高流速。待测试的海水燃料电池置于实验段中因而可满足其放电服役性能测试需求。对于直径为324mm的实验体仅需要一体化工作段的内径为350mm即可获得32m/s的高品质流场，对模拟水洞其他段的尺寸也不需要按照比例放大，相较于传统设计思路，可以大幅度地缩小水洞尺寸、降低对水泵的功率需求，使得水洞制造成本、技术风险和研制周期显著下降。

本发明涉及一种海水燃料电池放电服役性能测试方法。本发明包括以下步骤，第一步要确定需要模拟的变量并构建能反应上述变量的测试装置，第二步是将海水燃料电池置于测试装置中，调节水洞参数使之满足要求并使海水燃料电池进入放电工作状态，第三步是采集海水燃料电池放电服役状态下的电参数并对其放电性能进行评价。本发明中先构建与真实应用场景一致的工况环境，再将燃料电池置于上述工况环境下并使其放电，采集海水燃料电池的放电信息，即可采集其用于水下潜航器时的相关放电数据，以确保多因素共同作用下海水燃料电池的环境适应性能，并验证海水燃料电池用于水下装备的理论正确性和技术可行性。

本发明公开了一种质子交换膜电解槽建模优化的方法，通过实验测量获得包含待建模质子交换膜电解槽输入电压、输入功率、工作电流及产氢速率的多组采样数据；整理归纳出多组采样数据产生影响的关键参数，组成相应的参数矩阵，并采用主成分分析方法对所述参数矩阵进行降维优化处理；设定火烈鸟群优化算法的运行参数；基于火烈鸟群优化算法，将包含工作电流的产氢速率函数值与实际产氢速率采样数据的误差平方和最小作为火烈鸟群优化算法的优化目标，输出最优模型参数矩阵。该方法解决了质子交换膜电解槽模型参数众多、获取复杂且非线性等问题，提升了关键参数设置合理性并降低算法求解难度，并提升优化算法朝全局最优解的收敛速度。

本公开是关于一种质子交换膜燃料电池建模方法、装置。其中，该方法包括：根据阳/阴极反应物质量守恒，建立阳极模型/阴极模型；根据质子交换膜中水的跨膜运输量，建立质子交换膜水传输模型；根据质子交换膜燃料电池的外电压与开路电压的正相关关系，外电压与活化电压降、欧姆电压降、浓差电压降的负相关关系，建立电压模型；对所述各模型的输入量与输出量进行优化，建立质子交换膜燃料电池模型。本公开基于阳极模型、阴极模型、质子交换膜水模型、电压模型对质子交换膜燃料电池进行了建模，采用参数耦合和引入经验公式的方式，极大的简化了质子交换膜燃料电池模型，提高了计算效率。

本发明涉及一种基于层次分析法的氢能发电系统评估方法。包括如下过程：构建评估指标体系，包括：低成本、环境友好、高能量转化率、低工作温度、快速启动性；对指标进行两两比较，构造权重判断矩阵；计算最大特征值及最大特征值对应特征向量并进行一致性检验；将特征向量作为权重向量；将方案层各个方案对指标层的每个指标形成两两对比，得到权重判断矩阵；计算权重判断矩阵的最大特征值及最大特征值对应特征向量并进行一致性检验；特征向量组合为权向量矩阵；两个特征向量相乘运算，得到一个一维向量，即可得出哪一个氢能发电方案最适合用户选择的这个应用场景。本发明整体结构分层少，结构简单，有效提高了对氢能发电系统评估的可操作性。

本发明公开了一种燃料电池汽车动力总成的耦合热管理系统。所述耦合热管理系统包括燃料电池散热管路、氢气加热系统、氢气加热系统旁通水管路、散热器、水箱、循环水泵和第一换向装置；通过第一换向装置将燃料电池散热管路流出的水引入氢气加热系统，通过氢气加热系统利用燃料电池散热管路流出的水中所蕴含的热量对车载高压储氢气瓶进行直接或间接的加热。本发明的热管理系统实现了利用燃料电池工作过程中产生的废热抑制车载高压储气瓶在向燃料电池供氢过程中的温降，在确保燃料电池汽车动力总成安全性的前提下有效避免了能量的浪费。

本发明公开一种L‑CH2型加氢站热管理系统。第一汽化器的进液口连接加氢站的低压液氢储罐的出液口；第一汽化器的出气口与第二汽化器的进气口之间接入中间换热器的管程，第二汽化器的出气口连接至气体混合装置的第一接口；气体混合装置的第二接口与加氢站高压储氢容器接管相连，第三接口与氢气预冷器的氢气入口相连，氢气预冷器的氢气出口连接至高压氢气加气枪；氢气预冷器的预冷液进口和预冷液出口之间接入中间换热器的壳程，由氢气预冷器流出的预冷液经过中间换热器内低温氢气的冷却后，流回至氢气预冷器内进行循环。本发明无需采用冷能回收技术，利用液氢携带冷量进行高压氢气预冷，省去传统L‑CH2型加氢站高压氢气加注时的预冷能耗。

本发明涉及一种孔隙型微米管结构催化储氢协同功效材料的制备方法，该制备方法包括石墨烯表面羧基和羟基基团改性、石墨烯网状联接以及MoS2纳米颗粒在空间网状石墨烯液相沉降固定和孔隙型微米管的搭建。根据本发明方法制备的孔隙型微米管结构材料，是由石墨烯网络构建的微米管结构材料，具有中空结构，微米管壁具有连通孔隙，MoS2纳米颗粒固定于微米管壁石墨烯网络内。根据本发明方法制备的孔隙型微米管结构材料既具有对电解水制备氢气的催化效应，也具有高效吸附储氢功能。