氢能专利库

本发明涉及燃料电池系统安全管理及智能诊断技术领域，公开了燃料电池系统的多参数安全预警方法、系统及存储介质。该方法获取燃料电池系统的多源运行数据并进行预处理；基于故障机理和多源运行数据计算物理推导特征；将多源运行数据和物理推导特征作为输入向量，输入预先构建且完成训练的时间卷积神经网络模型，输出燃料电池系统的单体电压离散度分布预测值和单体温度离散度分布预测值；基于时间卷积神经网络模型输出的预测值构建Z‑score自适应统计特征，计算综合健康评分以判定当前燃料电池系统的运行状态；根据运行状态判定结果，输出对应等级的安全预警信息并执行安全策略。本发明提高了燃料电池系统安全预警的精准性、稳定性和提前量。

一种用于碱性电解水产氧反应的NiFeS/NiFe‑LDH催化剂的快速制备方法，属于催化剂技术领域。解决了现有技术中析氧反应(OER)贵金属催化剂氧化铱、氧化钌等所存在的难以长期高效率电解水产氧、过电势过高、成本高昂等问题。本发明通过简单的电沉积方法设计了一种NiFeS/NiFe‑LDH异质结催化剂，应用于碱性电解水析氧反应，其在碱性介质中表现出卓越的OER性能(221mV@10mA cm‑2)。

本申请公开了一种燃料电池多级引射器、供氢系统及控制方法，其中燃料电池多级引射器包括喷嘴、扩散段、吸入室、混合室和扩压室，吸入室设置在扩散段的外部，且吸入室的外侧设置引射流体通道，吸入室、混合室、扩压室依次相连，喷嘴的前端延伸出吸入室，喷嘴的后端与扩散段的入口连接，扩散段的出口处设置仿生引射器锯齿。仿生引射器锯齿基于鲨鱼鳃结构设计，通过优化齿形参数，显著提升引射效率与气体混合效果，同时适应不同工况下的供氢流量需求。该多级引射器通过结构创新与仿生设计，解决了传统引射器引射系数低、动态调控范围窄的问题，可广泛应用于燃料电池供氢系统，提高氢气回收率与能源利用效率。

用于可见光水分解制氢的Ru单原子和Ru纳米颗粒协同负载型结晶态红磷单质光催化剂，涉及光催化材料领域。首先通过浸渍煅烧法将Ru单原子精准锚定在CRP的本征磷空位(VP)缺陷位点，随后运用水热法，在预锚定的Ru单原子位点原位生长出分散均匀的Ru纳米颗粒，即Ru1‑NP/CRP。Ru单原子的预锚定具有以下优势：1.有效修复了VP缺陷，抑制了电荷深度捕获效应，提升了光催化反应的效率；2.为Ru纳米颗粒提供了生长位点，确保了Ru纳米颗粒在CRP表面的均匀分散和稳定附着；3.作为电荷转移的桥梁，极大地促进了光催化过程中电荷在CRP和Ru纳米颗粒的分离和转移，强化了催化性能。结果表明，Ru1‑NP/CRP光催化制氢性能高达3175μmol g‑1h‑1。

一种用于可见光水分解制氢的硼掺杂结晶态红磷单质光催化剂，涉及光催化材料领域。采用简单温和的硼酸(H3BO3)辅助水热策略，将硼(B)元素掺杂到结晶态红磷(CRP)表面的本征磷空位缺陷位点，实现对其表面缺陷、能级、电子结构的同步调控。该发明方法可有效消除CRP本征缺陷诱导的不利于光催化反应的深度捕获效应。更重要的是，B掺杂可通过在CRP能级结构中引入浅陷阱态，有效延长活性电荷寿命，显著增强光催化活性。其中，最优B掺杂量B‑CRP样品的光催化产氢性能可以达到1392μmol g‑1h‑1，显著优于当前报道的其他单质基光催化剂。

一种二氧化碳加氢制甲醇的反相金属氧化物催化剂，属于碳中和领域。一方面提供该反相金属氧化物催化剂在二氧化碳加氢制甲醇过程中的应用，该催化剂填充在固定床反应器中，随后通入摩尔比为CO2/H2/N2＝1/(1.0‑5.0)/(0.5‑5)，混合气体的流速控制在5‑100mL/min，通过催化剂固定床反应器进行CO2加氢反应，反应温度为180‑340℃，反应压力为0.1‑5MPa，产物通过气相色谱检测并通过计算获得CO2的转化率和甲醇的选择性。第二方面，提供该催化剂的制备方法。该催化剂为一种新型的CO2加氢制甲醇的催化剂，其可有效地提高CO2转化率以及甲醇的选择性。

本发明提供了一种利用储氢材料的用于创伤治疗或皮肤护理的制品，以及储氢材料在制备用于创伤治疗或皮肤护理的制品中的应用。储氢材料为直接富含氢分子或应用时能够释放氢分子的材料。本发明基于储氢材料的治疗策略，具有灵活性更强、更清洁安全、适合于各类伤口和皮肤状态、且效果更优的治疗方式。本发明通过多种储氢材料对比，以及和临床中常用的银离子敷料、生长因子等治疗策略的对比研究，发现基于储氢材料的新型创伤修复和皮肤护理策略，能够引发天然的湿性愈合方式，从而减少疤痕的形成，促进组织重塑，促进血管生成，加速胶原等细胞外基质堆积，以及活化自身上皮干细胞等优点，有望在将来引发创伤修复领域的革命。

一种多尺度协同的Pt基单原子可逆氢燃料电池催化剂及其制备方法，属于燃料电池催化剂材料技术领域。通过简单便捷的分步电沉积法，制备得到原位生长在银纳米线上的类海岛结构的Pt基单原子催化剂(LIS PtSA‑Co‑Co(OH)2)。利用电化学工作站在碱性条件下进行电化学性能测试，为设计具有显著HER/HOR活性的催化剂提供了一条理想的途径。

一种用于低温水蒸气制氢的反应剂及其制备方法，属于催化领域。本发明提供的反应剂由还原铁粉、碱金属或碱土金属氢氧化物、过渡金属氧化物组成，还原铁粉1‑50、碱金属或碱土金属氢氧化物1‑10、过渡金属0‑4。过渡金属包括但不限于Ni、Co、Mn、Zr、Si、Ce中的一种或两种以上。该反应剂可以在低温(130‑200℃)条件下，与水蒸气反应，快速产生大量的氢气，产氢效率可达到69％，且氢气纯度高，原料价格低廉，生产工艺无二次污染。通过实施该发明可使工业上排放的低温废蒸汽得到充分利用，避免能源的浪费。

一种高效光解水制氢的富氮空位Se掺杂型石墨相氮化碳光催化剂，属于催化剂技术领域。通过采用Se辅助的化学气相沉积(CVD)可控制备工艺，成功构建了富氮空位Se掺杂型石墨相氮化碳(VN/Se‑CN)光催化剂。制备过程中，真空密封于石英安瓿瓶中的石墨相氮化碳在Se蒸汽的高温刻蚀反应下，同时实现了Se元素的掺杂以及氮空位的形成。富氮空位Se掺杂型石墨相氮化碳光催化剂展现出了优异的可见光水分解制氢性能(5418μmol h‑1g‑1)。

本发明提供一种利用阴离子交换膜电解水从盐湖卤水中分离Mg和Li的方法。所述方法使用AEM电解槽，在电场的作用下，OH‑穿过阴离子交换膜从阴极传导到阳极，和Mg2+结合生成Mg(OH)2沉淀。所述方法具有低成本、高效率的优点，能够有效脱除盐湖卤水中的Mg2+，使得卤水中Mg和Li的摩尔比可以降低至0.6以下。

本发明公开了一种中温氨燃料电池，包括氨分解制氢电池和燃料电池；氨分解制氢电池的两端连接供电装置；氨分解制氢电池两端设有氨气进口和反应产物出口，反应产物出口与燃料电池进口通道连通；氨气通过氨气进口进入氨分解制氢电池内，氨气在通过氨裂解层后产生氢气，氢气经氢氧化电催化层后被氧化产生质子氢；质子氢经第一固体酸电解质膜到析氢电催化层后发生析氢反应产生氢气，氢气通过反应产物出口进入燃料电池，在燃料电池中与氧气反应。本发明的电池为无水质子传输且工作温度可达250℃，氨分解为氢，氢转化为质子，通过电力驱动穿过固体酸电解质膜到析氢电催化层产生氢，不产生毒化电解质膜的杂质离子，降低了对质子交换膜的损伤。

本发明提出了一种基于太阳能发电制氢的混合动力增程器及控制方法，具体内容涉及一种基于太阳能发电制氢的混合动力增程器的燃料供给系统、节气门进气系统、发电机设计及控制方法。本发明基于太阳能所产生的电能，由车载制氢装置制取氢气，将氢气作为燃料应用于内燃机。ECU通过曲轴位置传感器、转速传感器判断曲轴位置和转速，改变不同工况下的燃料供给策略，并调节燃料的喷射时刻和喷射脉宽，进而实现氢内燃机的稳定运行。该设计耦合了太阳能发电装置、车载制氢装置、氢内燃机以及发电机，最终实现混合动力增程器高效节能地运行，增加车辆的续航能力。

一种用于甲醇蒸汽重整制氢的Pd/ZnO催化剂的制备方法，属于甲醇制氢领域。该方法包括以下步骤：首先将氧化锌分散到乙二醇中形成悬浮液，然后加入四氯钯酸钠前驱体，待浸渍一段时间后离心洗涤干燥，得到Pd/ZnO催化剂，新鲜的Pd/ZnO再经过氢气还原形成部分PdZn合金，双重还原手段实现高选择性制氢。合成方法较工业上的简单且所合成的材料耐高温，400℃反应后副产物中CO含量整体较低，CH4几乎为零。本发明的制氢方法产氢量高，副产物少，操作简单不复杂，可实现便携式制氢等优点，具有很好的工业前景。

本发明公开了一种H2分子原位调控Ni‑MoS2加氢脱硫催化剂制备方法及应用。本发明在去离子水中按照Ni/Mo摩尔比为0.1～1，加入钼源、无机镍盐以及硫源，形成悬浮液，搅拌30min后原位通入1.4‑2MPa H2，于175℃晶化20小时，制得系列Ni/MoS2纳米催化剂，本发明合成方法简便，可制的高1T相占比、高硫空位、超大层间距，催化剂表面活性位点充分暴露。本发明制得的Ni/MoS2催化剂应用于含硫多环芳烃悬浮床加氢脱硫过程中，表现出优异的催化性能，具有很高的应用价值。

本发明提出一种基于氨燃料的内燃机‑燃料电池混合发电装置及其控制方法，利用内燃机与燃料电池冷却液热量进行液氨的汽化，利用内燃机排气能量进行氨气裂解，分离净化出的氢气提供给内燃机和燃料电池；同时，本发明提出将燃料电池排出的热空气通入内燃机进气道的空气能耦合；提出将燃料电池氢气循环管路中的氢气回收到内燃机的化学能耦合；提出利用热耦合器实现内燃机与燃料电池的一体化热管理；提出利用机械耦合增速器实现内燃机轴功驱动燃料电池空气压缩机；提出利用AC/DC‑DC/DC电耦合器实现内燃机与燃料电池的混合发电；此外，本发明提出了一种基于氨燃料的内燃机‑燃料电池混合发电控制策略，实现内燃机的零碳运行及其与燃料电池的高效混合发电。

本发明提出了一种掺氢的缸内直喷氨发动机及其控制方法，具体涉及一种基于往复式发动机气门机构实现氨氢缸内直喷发动机系统以及根据发动机转速信号调节氢气直喷量和氨气直喷量的控制方法。本发明将往复式发动机气门机构与氨气和氢气供应管路相结合，同时采用凹轮轴实现气门向上运动进气，即仅需通过气门机构的运动便实现氨氢的缸内直喷。此外，与现有的燃气喷嘴相比，本装置不需要考虑喷嘴润滑和冷却等问题，解决了现有的氨发动机难以缸内直喷的问题。本发明主要以发动机转速传感器输出信号为依据，判断发动机运行工况，合理控制喷射策略，实现氨发动机稳定，高效的运行。

复合晶型三维枝状红磷单质光催化剂的可控制备及水分解制氢的应用，属于催化剂技术领域。通过采用化学气相沉积(CVD)的可控制备工艺，以无定形红磷(RP)作为前驱体，在金属铋(Bi)助催化剂的参与下，成功制备了具有复合晶型结构的三维枝状红磷单质光催化剂(DRP)。该DRP光催化剂由Hittorf晶型的RP纳米线(“主干”)和纤维晶型的RP纳米棒(“分支”)组成，从而构建了具有复合晶型的异质结结构，有利于光生电荷的分离和转移。该DRP单质光催化剂展现出了优异的可见光水分解制氢性能(1027μmol h‑1 g‑1)和稳定性。

本发明提供了光电制氢中局域光热效应的模拟仿真方法。主要步骤包括：获取参数并以此构建光阳极的简化3D电磁场模型；计算光阳极上金属纳米粒子的热功率密度并得到平均产热量；构建宏观等效温度场模型；根据实验数据计算金属纳米粒子的总产热量，并作为热源项代入模型；绘制局域温度分布云图及时域温升曲线。相比传统仿真方法，本发明构建的宏观等效模型实现了与实验条件的贴合，还节省了大量计算资源和时间；相比实验测量，本仿真所得局域热效应的大小更为准确并能够更直观的展示其特征。本发明为探究光热效应的微观作用机制提供了基础，还为规模化光电分解水制氢系统的热管理提供了技术支撑。

一种基于液氢的缸内直喷氢内燃机升压氢气装置及控制方法属于内燃机领域，具体涉及一种基于液氢的缸内直喷氢内燃机升压氢气装置的系统设计及其液氢供氢的缸内直喷氢内燃机整机运行的控制方法。本发明利用缸内直喷氢内燃机的排气余热和冷却水，提高了氢气的总能量利用率，在换热器中实现了液态氢到气态氢的转换，并将气态氢储存在氢气缓冲槽中，确保了缸内直喷氢内燃机运转所需的氢气供应量，实现了液氢供氢的缸内直喷氢内燃机的运行模式；同时，提供了一种液氢供氢的缸内直喷氢内燃机整机运行的控制方法，通过电控单元的具体控制实现了缸内直喷氢内燃机的液氢供氢和整机的稳定运行。