氢能专利库

本发明属于氢气储运技术领域，并公开了一种利用空气作为热媒的镁基储氢材料吸放氢系统，包括：储氢换热箱、可拆卸安装于储氢换热箱内的至少一个储氢瓶、空气循环加热单元及空气循环冷却单元；空气循环加热单元包括风道加热器和第一风机，与储氢换热箱形成加热循环回路；空气循环冷却单元包括风道冷却器和第二风机，向储氢换热箱送入冷却空气。吸氢工况下先由加热单元将储氢瓶加热至反应温度，吸氢放热后切换至冷却单元降温；放氢工况下仅需加热单元加热至分解温度。本发明显著提高了镁基储氢装备的储氢密度，并降低了设备造价。

本发明公开了氮掺杂二维层状材料负载钴储氢材料催化剂、含该催化剂的储氢材料及制备方法，属于储氢技术领域。该储氢材料催化剂为N掺杂Ti3C2Tx MXene负载Co，将该催化剂与氢化镁复合后，表现出了优异的催化效果：放氢动力学方面，MgH2‑N掺杂Ti3C2Tx MXene负载Co复合储氢材料在300℃、12min内的脱氢量为6.50 wt.%；当脱氢温度降为260℃时，该复合储氢材料能在50min内放出6.01 wt.%的氢气。且该复合储氢材料的起始放氢温度相比于纯MgH2下降了110.8℃。吸氢动力学方面，MgH2‑N掺杂Ti3C2Tx MXene负载Co复合储氢材料在150℃、30min内吸氢量为6.14 wt.%。另外，MgH2‑N掺杂Ti3C2Tx MXene负载Co复合储氢材料具有较高的循环寿命，经50次吸放氢循环后，容量保持率为95.38%。该催化剂制备方法简单，且原料易得，适合大规模生产。

本发明公开了一种低浓度碱性电解水复合隔膜及其制备方法和应用，属于电解水制氢及新能源材料技术领域。本发明围绕“界面强化与离子传输协同调控”的核心思路，通过将界面改性剂（如3,4‑二羟基苯甲醛）接枝至聚合物基体主链引入儿茶酚功能单元，利用其强配位作用原位锚定无机亲水填料，构筑出连续且抗脱落的高效水化离子网络；同时对聚苯硫醚（PPS）支撑网进行磺化改性以提升表面极性，进而在皮层与骨架、聚合物与填料之间形成了氢键与配位键协同的多尺度界面耦合结构。在此基础上，本发明采用非溶剂诱导相分离法构筑具有梯度孔结构的复合膜，实现了离子传输效率与气体阻隔性能的完美平衡。

针对于碱水电解制氢工业中电极构筑领域，现有方法制备的催化电极存在着活性差、稳定性差等问题。本发明公开了一种表面形貌平展、致密的碱水析氢电极的制备方法。其具体的流程如下：(1)通过脉冲电镀的方式在集流体表面制备得到致密的催化剂前驱体；(2)致密化处理；(3)电化学超短脉冲构筑活性物质催化层；(4)二次退火，最终制备得到高活性、高稳定性的电解水析气催化电极。

本发明公开一种考虑氢负荷需求响应的制氢加氢一体站电能量‑调峰联合市场交易方法，步骤包括：1）构建制氢加氢一体站日前电能量‑调峰联合市场交易机制及框架；2）构建制氢加氢一体站调控多类型氢负荷需求响应的成本模型；3）考虑氢燃料电池汽车加氢负荷等不确定性因素，基于分布鲁棒提出以运营收益最大为目标的制氢加氢一体站市场交易模型；4）以社会福利最大化为目标构建含制氢加氢一体站的日前电能量‑调峰联合市场出清模型；5）提出基于差分隐私‑一致性交替方向乘子法(Differentially Private Consensus Alternating Direction Method of Multipliers,DP‑C‑ADMM)的市场交易策略求解方法。本发明构建制氢加氢一体站参与多市场的协同交易机制，提出基于分布鲁棒的交易模型及考虑隐私保护的交易策略求解方法。

本发明提供了一种用于生物质衍生物加氢开环制备二元醇的金属基催化剂及其制备方法。通过将金属盐与柠檬酸形成络合物，并引入聚乙二醇（PEG）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚苯胺（PANI）或羧甲基纤维素（CMC）等有机分散剂，在80～110℃下干燥后，经空气焙烧和氢气还原，成功制得具有高金属分散度、均匀金属粒径分布和优化表面碱性位的催化剂。该催化剂在加氢开环反应中表现出显著提高的催化性能，具有较高的转化率和选择性，且能够有效减少副反应和积碳现象。

本发明涉及一种Ti催化纳米级镁基储氢合金颗粒，以Mg93Ni6.6Si0.4合金锭为原料，TiO2作为助磨剂与催化剂，四氢呋喃作为球磨溶剂，通过一步湿法球磨制得，合金颗粒的平均尺寸为200‑2000nm；TiO2的添加量为20wt.％，球磨转数为400rpm。作为储氢材料的应用时，在放氢温度为260℃的条件下，放氢时间为180s时，MgNiSi/Ti‑20的放氢量达到3.5wt.％；放氢时间为900s内，最大放氢量达到4.3wt.％。

本发明公开了一种碱性电解水制氢系统的氧中氢含量预测方法、电子设备和介质，方法包括：获取输入参数，输入参数包括工作参数和隔膜尺寸参数，工作参数包括电流密度、碱液温度、碱液流量、工作压力、负荷变化率和直流消耗，隔膜尺寸参数包括隔膜厚度；对输入参数进行消除量纲预处理，得到归一化特征数据；基于嵌入稀疏回路的闭合连续时间神经网络和损失函数构建氧中氢含量预测模型，闭合连续时间神经网络包括全连接层，损失函数包括数据驱动项和制氢反应过程中的物理约束项；将归一化特征数据输入氧中氢含量预测模型，基于全连接层输出最优氧中氢含量预测值。本发明相比纯数据驱动模型，提高了预测准确性。

本发明涉及一种基于分层分散式模型预测控制的多堆燃料电池汽车的能量管理方法，属于新能源汽车领域。该方法首先对燃料电池汽车动力系统进行配置与建模，建立包含燃料电池模块、电池单元及转换器的完整数学模型；随后基于该模型构建集中式模型预测控制优化问题，并通过引入虚拟功率向量和一致性约束，将其转换为一种增益调度的分散式模型预测控制架构。该方法有效解决了现有集中式能量管理策略存在的灵活性不足、扩展性差及单点故障风险高等问题，实现了各能源单元的分布式协同优化管理，显著提升了系统可靠性、模块化程度、动态响应性能及整体能效。

本发明属于镁基储氢材料的制备技术领域，涉及一种镁基储氢材料及其制备方法和应用，所述镁基储氢材料为Mg‑Ni‑Gd‑Er合金和不可避免杂质，按照质量百分比计，所述镁基储氢材料中含有Gd2％～12％、Er2％～12％，Ni2％～12％、不可避免杂质和余量的Mg，所述制备方法包括如下步骤：(1)将纯镁锭、Mg‑30wt.％Ni中间合金、Mg‑30wt.％Gd中间合金和Mg‑30wt.％Er中间合金混合后置于真空熔炼炉中，在不小于15kW的功率下搅拌熔炼5min以上，随后在不小于35kW的功率下熔炼5min以上，然后进行浇铸，得到Mg‑Ni‑Gd‑Er合金；(2)将熔炼得到的所述Mg‑Ni‑Gd‑Er合金挫成粉末，在氩气气氛下进行球磨制备得到镁基储氢材料。

本发明属于电解水制氢技术领域，更具体的说是涉及一种高性能Ni(Fe)Alx双功能电解水电极及其应用。本发明以镍粉、铁粉和铝粉为原料，经烧结得到前驱体，随后在氢氧化钠溶液中进行碱浸处理，得到高性能Ni(Fe)Alx双功能电解水电极修饰材料，利用该修饰材料制备得到了可用于电解水的双功能电极。以常见的、低成本的镍粉、铁粉和铝粉为基础烧结生成亚稳态合金，通过氢氧化钠溶液碱浸的方式选择性浸出非活性成分，进而改变材料表面成分与形貌的设计，最终实现所述电极材料的电化学性能的显著提升。

本发明公开了一种具有BCC结构的TiCrNbV高熵储氢合金，高熵储氢合金的组分通式为(TiCr)x(NbV)y，通式中，5≤x/2≤40at.％，5≤y/2≤40at.％，且x+y＝100at.％，并且，满足Ti和Cr的原子比例相同，保持Nb和V的原子比例相同；TiCrNbV高熵储氢合金的价电子浓度恒为5；TiCrNbV高熵储氢合金的晶格畸变4％≤δ≤5.5％；所述高熵储氢合金吸氢前为单相BCC结构，放氢后仍能恢复为单相BCC结构。其制备方法包括以下步骤：首先进行电弧熔炼得到TiCrNbV高熵储氢合金铸锭；然后进行机械破碎、过筛得到合金粉末，最后，将合金粉末进行活化处理。在吸/放氢温度为30‑70℃的范围内，最大吸氢量达到1.9‑2.1H/M，最大放氢量达到1.4‑1.7H/M；吸氢平台压力达到10‑40bar，放氢平台压力达到0.03‑1bar。

本发明涉及一种Nb4N5负载Ni基活性物质的镁基储氢材料及其制备方法与应用，属于储氢材料领域。本发明以MgH2为材料基础，添加质量百分比为3wt.％～15wt.％的Ni(OH)2@Nb4N5或NiO@Nb4N5复合催化剂，通过溶解、水热反应、氮化、搅拌反应、离心洗涤、干燥和机械球磨等步骤制备得到。其中，Nb4N5作为载体均匀负载Ni(OH)2或NiO，形成复合催化剂。该镁基储氢材料具有优异的吸放氢性能，提高了储氢容量和动力学性能，为固态储氢领域提供了新的材料选择，具有广阔的应用前景。

本发明提供一种重整制氢反应器，属于重整制氢技术领域，用于解决反应器内部存在催化燃烧不充分、传热不均匀，反应器轴向温度不均匀的技术问题。包括外壳体、流体均布结构、燃烧器和流质流域；外壳体被设于内部的换热壁分割成空间上相互独立的燃烧供热流道腔和重整制氢反应腔，两个腔体分别设置有进口和出口；燃烧器设置于燃烧供热流道腔的入口处，后端与燃烧供热流道腔连接，前端与流体均布结构连接；流质流域包括多个填充于重整制氢反应腔内的催化单元，催化单元被多条介质流道贯穿成多孔结构，介质流道至少具有相互交叉的两种方向。具有提升整体反应器热均匀性，增强反应器整体热效率，保障反应高效稳定运行的技术效果。

本发明公开一种考虑氢燃料电池汽车调节容量聚合的在线二次调频方法包括以下步骤：1)基于氢燃料电池汽车集群，构建氢燃料电池汽车HFCV的动力系统运行模型；2)构建基于闵可夫斯基和的氢燃料电池汽车调频容量聚合模型；3)求解氢燃料电池汽车调频容量聚合模型，得到HFCV集群的调频容量可行域；4)基于动力系统运行模型，构建氢燃料电池汽车在线二次调频模型；5)基于调频容量可行域，系统调度机构采用李雅普诺夫优化方法求解氢燃料电池汽车在线二次调频模型，得到AGC指令信号，并下发至聚集商；6)聚集商将AGC指令实时分配给各氢燃料电池汽车，参与电力系统二次调频。本发明无需AGC信号预测信息，能够更好地平衡频率响应与调频运行成本。

本发明涉及一种冷轧型Mg‑Ni‑Si储氢合金及其制备方法，该材料通过冷轧变形与机械湿法球磨制备而成，具有优异的储氢性能和良好的低温动力学特性。具体的，该合金中含有Ni5％～25％、Si 0.1％～8％及不可避免的杂质，主要提高氢的吸放速率和储氢量。本发明的制备方法包括将纯镁锭、Mg‑Ni中间合金和Mg‑Si中间合金在真空条件下熔炼，然后进行冷轧变形和湿法球磨处理。本发明利用冷轧变形和元素自身催化效果来提升储氢性能，实验结果表明，该储氢材料在200℃下释放6.11wt.％的氢气只需要227min，并在180℃下3min内快速吸氢5.70wt.％，显示出良好的应用前景。本发明通过合金化和冷轧工艺的结合，显著提升了镁基储氢材料的性能，为氢能的广泛应用提供了新的解决方案。

本发明公开了一种具有抗毒化和再生性能的Mg‑Ni‑Nd储氢合金，Mg‑Ni‑Nd储氢合金的组分为同时包含Nd4Mg80Ni8、Mg和Mg2Ni相，经吸放氢活化后原位分解为Mg、Mg2Ni、NdH2.61相；Mg的含量为85‑90％，Ni的含量为6‑10％，Nd的含量为2‑5％。一种Mg‑Ni‑Nd储氢合金的模拟毒化处理和毒化再生方法，毒化气氛为CO2和H2混合气体；再生气氛为纯H2气氛。作为储氢合金的应用时，最大吸氢量达到5.40wt.％。作为抗毒化储氢合金的应用时，循环次数大于300次，最大吸氢量为5.10wt.，所述毒化气氛条件中的CO2浓度与空气中CO2浓度为同一数量级。作为可再生储氢合金的应用时，最大吸氢量为5.29wt.％，吸氢量恢复达到初始吸氢量的97.96％。

本发明提供了一种联产高效制氢系统及方法，包括有主制氢系统和副产物制氢系统，主制氢系统包括有分解制氢反应器和与之连通的第一提纯组件，通过第一提纯组件对分解制氢反应器制备的气体进行提纯得到氢气和副产物气体，副产物制氢系统包括有副产物转化反应器和与之连通的第二提纯组件，第一提纯组件分离的副产物气体进入副产物转化反应器内进行反应，并通过第二提纯组件进行提纯得到氢气和废气。能同时解决氢气生产和副产物利用的问题，提高了系统的资源利用效率，避免了副产物的浪费，并且使整个制氢过程更具经济性和环境友好性。

本发明涉及一种空冷燃料电池控制系统传感器故障的容错方法，属于传感器故障容错技术领域，包括以下步骤：S1：建立空冷燃料电池电堆数学模型；S2：基于约束广义预测控制CGPC，构建结合Hampel的ASTKF容错控制算法；S3：接收电压/电流传感器、温度传感器数据，利用步骤S2的算法，首先通过汉普尔Hampel算法进行离群值的检测和剔除，然后通过自适应强跟踪卡尔曼滤波ASTKF进行滤波；S4：将处理完后的传感器数据应用于温度控制，对温控系统反馈值和3D温度追踪值进行更新。

本发明公开了一种盐穴储氢用具备热量回收功能的氢气压缩装置，涉及盐穴储氢技术领域，包括蒸发箱，蒸发箱的上方设置有检测机构，蒸发箱的上方设置有紧急泄压机构，检测机构包括抽气检测单元，抽气检测单元设置于蒸发箱的上方，抽气检测单元可以检测装置是否进行间歇式抽真空工作，密封检测单元，密封检测单元设置于蒸发箱的上方，密封检测单元可以对蒸发箱与抽真空管道连接处的密封情况进行检查，紧急泄压机构，利用紧急泄压机构可以对蒸发箱的气压进行紧急排放，此盐穴储氢用具备热量回收功能的氢气压缩装置，通过设置抽气检测单元、密封检测单元和紧急泄压机构，可以有效避免装置在使用的过程中，需要对装置进行定期检查的问题。