氢能专利库

本发明公开一种氢氧可再生燃料电池系统，涉及燃料电池及水电解技术领域。系统包括可再生燃料电池电堆、氢气模块、氧气模块、冷却模块、氢氧浓度检测模块和安全控制模块。系统采用封闭式双舱室结构，氢气侧舱室和氧气侧舱室通过隔离板物理分离，并填充氮气维持高于环境压力10kPa的微正压。氢氧浓度检测模块基于浓差电池原理，通过测量两催化层间电压差实时监测舱内气体浓度。安全控制模块根据浓度和温度传感器信号，控制散热风扇、排气阀和水泵的运行，当浓度或温度超限时自动启动安全防护措施。本发明有效解决了氢氧泄漏安全问题，显著提升了系统在振动、移动等动态工况下的安全性和可靠性。

本发明公开了一种高稳定性铜基金属有机骨架室温储氢材料的制备方法，属于固态储氢材料制备技术。其制备方法是将可溶性铜盐和1,4‑二(1H‑吡唑‑4‑基)苯按照一定的比例溶于N,N‑二甲基甲酰胺中，加入一定量的调节剂，水热反应一定时间后得到Cu(I)‑MOFs储氢材料。本发明的优点在于：1）Cu(I)‑MOFs表现出极高的空气稳定性和热稳定性，空气中长时间放置后Cu价态仍保持一价，且450℃前不分解；2）通过价态调控和缺陷工程技术，在调控金属节点价态的同时诱导骨架晶格畸变，使Cu(I)‑MOFs在室温下具有优异的储氢性能；3）用本发明提供的方法反应工艺简单、流程短，适合工业化生产。

本发明涉及一种适用于极端环境的甲醇重整制氢发电系统及方法，系统包括：第一储罐、第二储罐、气化器、重整反应器、CO脱除反应器和燃料电池电堆。通过空气与甲醇的化学链燃烧和催化燃烧技术使气化器、重整反应器和CO脱除反应器分别升温至各自的工作温度；甲醇水溶液通过气化器进行气化形成甲醇水蒸气，随后进入重整反应器内发生甲醇水蒸气重整反应生成重整氢气；重整氢气进入CO脱除反应器进行CO脱除，脱除CO后的重整氢气进入燃料电池电堆进行发电，电堆的阳极尾气则分别进入气化器和重整反应器与空气发生催化燃烧反应，反应放出的热量用于甲醇水溶液气化和重整反应，从而在无需外部辅助的条件下提升系统效率与环境适应性。

本发明公开了一种基于自适应鲁棒滤波的加氢安全控制方法和系统，涉及氢能源技术领域，包括：基于卡尔曼滤波构建加氢站在加氢过程中多个传感器的状态预测方程；基于状态预测方程构建滤波残差，并基于滤波残差构建抗差因子；基于抗差因子调整每个传感器的初始观测噪声协方差矩阵，得到抗差调整之后的观测噪声协方差矩阵；基于每个传感器的健康度，计算每个传感器对应的权重值；基于权重值对抗差调整之后的观测噪声协方差矩阵进行动态调整，得到权重调整之后的观测噪声协方差矩阵；基于权重调整之后的观测噪声协方差矩阵和状态预测方程，对多个传感器的状态参数进行滤波更新。本发明缓解了现有技术存在的加氢站的控制精度和安全性不足的技术问题。

本申请应用于高温燃料电池系统热管理技术领域，公开了高温燃料电池系统的热管理系统。热管理系统包括冷却介质导入管道、中空腔体以及冷却介质导出管道。中空腔体采用辐射面构成。中空腔体设置在热箱内壁与电堆之间，不与电堆直接接触。中空腔体分别与冷却介质导入管道和冷却介质导出管道连接。冷却介质通过冷却介质导入导管流入中空腔体，再通过冷却介质导出管道流出中空腔体。冷却介质在中空腔体内吸收电堆的热量。相比于未设置辐射面，冷却介质能够通过辐射面吸收更多的热量，提高冷却效率。并且，冷却介质无需直接接触电堆，扩大了可选的冷却介质的类型的范围，进一步提高热管理的效率。

本发明属于氢能技术领域，具体涉及一种实验用小型质子交换膜电解水制氢测试平台，包括：电解池(槽)以及辅助系统，所述辅助系统包括电解水加热装置、循环装置、氢气分离收集装置、氧气分离收集装置、水体净化回收装置、电解电源供应装置。本发明制备的实验用小型质子交换膜电解水制氢测试平台结构简便，易于组装并适应于光伏波动工况，克服了传统实验室用质子交换膜电解水制氢系统的不足之处，提高了设备操作的灵活性和实验控制的可行性。其次，装置可接入实际光伏波动工况下的电源输入，实现制氢系统与波动性能源的耦合制氢，具有重要的实际意义。

本发明提供一种燃料电池堆任意位置内部温湿度分区检测方法与装置，属于燃料电池技术领域，对燃料电池堆任意位置温度、湿度分布检测领域；其中，信号采集装置包括信号采集板、分区绝缘板、分区集电板、分区极板与信号过孔采集板、分区盖板两种组成形式；分区集电板与分区绝缘板、信号采集板依次装配可嵌入燃料电池堆端部位置；信号过孔采集板和分区盖板装配可嵌入燃料电池堆任意位置；提供两种装配嵌入方式，实现对燃料电池堆内部任意位置进行温湿度检测，嵌入安装方式对燃料电池堆结构和膜电极影响较小；通过对极板结构进行变化，分为单气体流道板与水流道和另一单气体流道板两类板体，避免对极板打孔进行气体导通时破坏水流道，对装置产生影响。

本发明提供一种燃料电池双极板用铁素体不锈钢及其制备方法，涉及铁素体不锈钢的技术领域。所述燃料电池双极板用铁素体不锈钢的厚度为0.02‑0.3mm，成分含量按照质量百分比计为：C≤0.01%，N＜0.005%，Si 0.15‑0.30%，Mn 0.10‑0.40%，Cr 20‑40%，P＜0.005%，S＜0.005%，Nb 0.15‑0.5%，Ti 0.03‑0.2%；其余为Fe和不可避免的杂质。所述制备方法为：原料称量并熔炼、锻造、热轧、均匀化退火、酸洗后冷轧、冷轧退火。本发明方法协同提高塑性、耐蚀性和接触电阻，简单易操作，绿色环保，成本低、流程短、效率高，适用范围广，利于工业大规模生产和推广。

本发明公开了一种基于双层网络效应的加氢站网络规划优化方法，包括：基于加氢站网络、需求点网络以及加氢站网络与需求点网络的匹配程度，构建双层网络效应模型，其中，加氢站网络包括多个加氢站，需求点网络包括多个需求点，加氢站网络与需求点网络通过供需关系相互连接；基于双层网络效应模型，以加氢站网络的建设运营总成本最小和双层网络效应最大为目标，构建加氢站网络规划优化模型；通过对加氢站网络规划优化模型进行求解，得到最优加氢站网络规划方案，其中，最优加氢站网络规划方案包含各个加氢站的位置和氢气供应方案。本发明能实现对整个加氢站网络的优化布局，提高加氢站网络的氢能供应效率，降低加氢站网络的运营成本。

本发明公开了一种加氢用小尺寸缺陷铈基MOFs负载金属催化剂的制备方法，属于纳米复合催化材料制备技术。其制备方法是在铈基MOFs合成过程中，通过引入适量的单羧酸作为调节剂，合成缺陷和尺寸可调的铈基MOFs载体，然后将金属活性组分负载到铈基MOFs载体，结合还原条件的调节，制得小尺寸缺陷铈基MOFs负载金属复合催化剂用于DCPD加氢。本发明通过单羧酸调节剂有效调控铈基MOFs载体的缺陷和尺寸，结合负载金属纳米颗粒活性组分还原条件的调控，可实现对所负载的金属活性组分电子态、尺寸和催化活性的可控调节，工艺简单、参数可控、周期短，适合用于DCPD加氢规模化生产。

本发明提供了一种枯竭页岩气藏最大储氢潜力评估方法及系统，属于新能源储氢研究技术领域，该发明通过建立枯竭页岩气藏多级压裂水平井最大储氢潜力评估的物理模型和数学模型，综合考虑了多级压裂水平井的实际情况和多种影响因素，使得结果更加可靠，同时基于拉式变换技术和贝塞尔函数理论，通过拟压力计算方法，得到了不同约束压力下的氢气最大存储潜力，简化了计算过程，实现了枯竭页岩气藏中氢气存储潜力的快速准确评估，使得评估更加高效准确。

本发明涉及电解水制氢技术领域，公开了一种多槽并联制氢系统的运行调度方法、装置及设备，方法包括：获取各电解槽的历史数据，并根据各电解槽的历史数据更新各电解槽的调度编号；获取当前时刻各电解槽的工作状态、供电装置在下一时刻的预测发电功率；根据当前时刻各电解槽的工作状态确定当前时刻多槽并联制氢系统的功率参数；根据供电装置在下一时刻的预测发电功率和当前时刻多槽并联制氢系统的功率参数之间的关系，按照当前时刻各电解槽的工作状态和调度编号对各电解槽的工作状态进行调度。本发明减小了各电解槽的累计工作时长的差距，避免了输入功率的波动导致的电解槽频繁启停，提高了多槽并联制氢系统的整体寿命。

本发明公开了一种电解槽状态自适应的离网制氢系统控制方法，属于制氢技术领域。本发明方法根据电解槽的压力、温度、氧中氢纯度与其允许最大、最小运行功率的关系，设计模糊控制器，动态调整制氢单元的功率上下限；兼顾制氢效率、槽电压稳定性与制氢单元安全性，确立电解槽的最优运行区间；设计电压‑功率的非线性下垂曲线抑制最优区间及低负载区间内的母线电压波动；设计储能协调动态补偿方案，使制氢‑储能单元协调工作，缩小电解槽功率与最优区间的偏差同时抑制最优区间外母线电压波动。本发明兼顾了较高的制氢效率与安全运行，可减少电解槽启停次数，优化功率分配方案，提高系统的能量利用率，同时也使得电解槽的电压波动更小。

本发明涉及燃料电池金属双极板测试技术领域，公开了一种燃料电池金属双极板可连续腐蚀测试装置，包括磁力搅拌底座，所述磁力搅拌底座的顶部固定连接有腐蚀池体，所述腐蚀池体的顶部设置有气体入口孔，所述腐蚀池体的顶部设置有加热装置，所述腐蚀池体的顶部一侧固定连接有第一电极孔，所述腐蚀池体的顶部一侧固定连接有第二电极孔，所述腐蚀池体的一侧设置有可调挡板，所述可调挡板能够调整样品的待测区域，并通过在可调挡板内部设置流道结构和附着碳纸来模拟极板脊和槽与膜电极的接触形式。通过在腐蚀测试过程连续更换可调挡板以实现待测样品腐蚀行为的连续监测，使每个时间点都可以观测被测样品的微观形貌、结合力、导电性、耐蚀性等性能特性。

本发明公开了一种制氢电源系统及其控制方法。本发明提供一种制氢电源及制氢系统，制氢电源包括输入电源、第一功率回路、第二功率回路、第一驱动电路、第二驱动电路和控制器；输入电源的输出端分别与第一功率回路的输入端、第二功率回路的输入端、第一驱动电路的电源端、第二驱动电路的电源端、控制器的电源端电连接，第一功率回路的输出端和第二功率回路的输出端分别与电解制氢槽的电源端电连接。

本发明公开了一种应用于海水制氢电解槽的电极材料的制备方法，该材料可显著提高催化效率。本发明中所合成的异质结纳米材料由Ni2P和Fe3O4两种成分组成，该异质结的设计有利于调控纳米材料的电子结构，加速反应过程中的电荷传输，提供更多捕获和激活反应中间体的可能性，从而使得反应在更低的能量下进行，提高催化效率。在该纳米材料中，还通过焦耳加热方式进一步负载了不同种类单原子，极大地提高了金属原子的利用率与反应中间体的吸附能力，进一步优化了反应过渡态的稳定性，提升了材料在电解水产氢过程中的效率。该纳米材料不仅在淡水电解制氢中表现优异，还适用于海水电解槽的电极材料，显著提高了制氢效率，降低能耗并延长使用寿命，是一种环境友好型的催化剂。

本发明公开了一种电解水制氢数控系统。该方法包括，设置并初始化电解槽效率曲线数据、控制参数、发电参数、制氢电解槽参数及约束条件。获取功率预测数据、电解槽状态信息及发电设备数据，并根据发电设备数据判断，计算出发电设备的给定功率。基于电解槽状态信息和功率预测数据，生成电解槽的启停指令，并根据效率最优原则计算每台电解槽的给定功率。根据电解槽状态信息生成保温保压指令，以确保系统稳定运行。根据电解槽状态信息进行故障预警及保护，保证系统的安全运行。相应的装置包括功率调度单元、负荷功率分配单元、路由器、风电功率控制单元、光伏功率控制单元、显示单元以及由多个就地控制器组成的阵列。

本发明公开了一种VD精炼过程钢液氢含量的预测方法，属于冶金技术领域，所述方法包括：获取VD工艺参数；依据脱氢热力学原理，利用获取的VD工艺参数，计算得到平衡时钢液氢含量；基于VD精炼过程中脱气动力学原理，结合理想气体状态方程建立气液反应模型，利用所述气液反应模型，根据VD工艺参数和平衡时钢液氢含量，对VD精炼过程钢液氢含量进行预测，得到当前时间段的终点时刻的钢液氢含量预测值。采用本发明的钢液氢含量的预测方法，可在节省生产成本的同时，既降低工人劳动强度，又有利于VD精炼效率的进一步提高。

本发明公开了一种基于深度强化学习的燃料电池汽车能量管理方法，属于燃料电池汽车能量管理技术领域，包括以下步骤：基于燃料电池汽车的驱动功率，构建用于燃料电池汽车整车能量源管理的系统模型；基于Double Deep Q‑network算法，通过引入Dueling机制，构建D3QN算法；基于系统模型，通过D3QN算法，在考虑功率跟随效果的前提下，搭建整车能量管理框架，通过求解包括延缓动力源衰减在内的多目标控制问题，实现对燃料电池汽车的能量管理。本发明在保证功率跟随的同时降低了氢气消耗量，延缓了燃料电池的老化程度，为燃料电池汽车的能量管理提供了新的思路。

本发明属于金属双极板技术领域，具体为一种基于计算模拟的电解水制氢用金属双极板的选材方法，构建金属及其氧化物、氢氧化物的结构模型，计算所述结构模型的固相化学势；确定金属的液相离子化学势，以金属和H2O作为反应物，计算各物质之间可能发生的反应方程式对应的反应自由能；根据所述的反应自由能绘制得到电位‑pH图，根据所述的电位‑pH图筛选得到金属双极板材料。本发明方法可以提高研发效率，简化实验流程，普适性好，提高了金属双极板材料的筛选效率，保证了质子交换膜水电解槽的运行可靠性，降低工业生产中双极板材料的研发成本。