氢能专利库

本发明公开了一种在温和条件下实现丁腈橡胶（NBR）非均相连续加氢的方法，其是将NBR溶液与氢气通过微混合器预混合后，通入微填充床反应器中，以负载有钯纳米颗粒的氨基二氧化硅为催化剂，在低温低压条件下进行连续催化加氢。本发明可在反应温度为30 ℃、氢气压力仅0.5 MPa的温和条件下，实现NBR分子链中碳碳双键的100%加氢转化，其过程高效、节能、安全、产品均一性好，为高性能HNBR的绿色制备提供了全新的途径。

本发明公开了一种用于快速建立燃料电池开路电压的控制方法，包括步骤：先向阳极通入惰性气体进行吹扫，设定系统参数与安全电压区间；随后以低压力脉冲方式向阳极通入氢气并静置扩散；最后，在控制阴极与氧化剂气体源断开的状态下，同时向阴极通入氧化剂、向阳极通入氢气，并实时监测单片电压及其稳定时间。若电压在安全区间内且稳定时间符合标准，则判定开路电压建立成功；否则，记录故障、切断反应气体供应并自动重复上述流程。该方法通过惰性气体吹扫、低压脉冲注氢及智能验证，实现了开路电压的秒级快速、安全建立，有效防止了氢氧界面形成和阴极高电位腐蚀，保护了催化剂，提升了系统启动的可靠性、适应性与成功率。

本发明提出一种船用燃料电池智能冷却系统，包括海水吸入与预处理单元、多级协同过滤与自清洁单元、气液分离与自适应缓冲单元、热管理单元以及智能监控单元与协同控制单元，以气液分离与自适应缓冲单元的旋流分离器制备无气海水来对燃料电池进行冷却；多级协同过滤与自清洁单元包括主进水路、辅进水路，当智能监控单元监测到进口压力传感器与出口压力传感器的压差超过设定值，则启动反冲洗作业，先隔离异常进水路，再以另一进水路形成反冲洗回路；所述旋流分离器用于排出海水内空气，当智能监控单元判定旋流分离器气室增大，通过启动排气动作或使主、辅进水路同时工作来提升旋流分离器的海水液位；本发明能解决冷却介质供应不连续、不稳定的问题。

本发明公开了一种面向掺氢电‑气综合能源系统的动态气质安全调度决策方法及系统。本发明建立统一信息模型；构建管段氢气体积分数的对流扩散递推关系，生成各节点氢气体积分数序列；引入静态浓度与浓度变化率协同约束，构建动态气质安全边界；将电转气过程解耦为电解槽制氢、储氢罐缓冲和注入阀注氢三个环节，建立制氢功率、储氢状态与注氢流量的时序关联关系；根据动态气质安全边界控制注氢流量与储氢策略，生成满足安全性、经济性和新能源消纳能力的调度决策结果。本发明能够更准确地识别掺氢天然气网络中氢气浓度的动态传播过程，有效防范静态浓度不越限但浓度快速变化引发的燃烧设备风险，提高新能源消纳能力与系统运行安全性。

本发明公开了一种基于燃料与热量协同优化分配的氨燃料内燃机‑燃料电池耦合发电系统，属于混合发电技术领域。该系统包括液氨罐、减压阀、蒸发器、换热器、分离器、氨分解反应器、氨吸附装置、质子交换膜燃料电池、混合器、内燃机、逆变器和负载。液氨经减压、蒸发、预热后进入分离器，按最优比例分为两路：一路制氢供燃料电池发电，另一路直接通入内燃机燃烧。燃料电池阳极尾气与未分解氨气及预热空气混合后送入内燃机，实现燃料全流程回收。内燃机高温尾气按梯级利用原则依次为氨分解、液氨蒸发、气氨预热及空气预热提供热量。本发明通过燃料与热量的双向协同优化，显著提升系统发电效率与能源利用率，适用于中重型动力装备及分布式发电场景。

本发明公开了一种油溶性复合离子液体及其应用，所述油溶性复合离子液体由四苯基金属氧酸膦盐离子液体与四苯基膦金属氯盐离子液体构成。本发明所述复合离子液体的制备工艺简单、成本低廉，只需通过离子交换、中和反应和物理混合即可实现油溶性复合离子液体的合成，该法可为开发高效稳定、低成本的加氢催化剂提供新的设计思路与工业化应用。

本申请公开了一种耦合氨分解制氢的固态储氢系统及制氢方法，包括氨罐、多个储氢槽和氨分解反应器：储氢槽包括氨气管道、分解气管道和储氢槽，氨气管道和分解气管道均固定在储氢槽内部并且彼此分开设置，储氢槽内填充有储氢材料，储氢材料与氨气管道和第一分解气管道直接接触；储氢槽上分别开设有出氢口、相连通的分解气入口和分解气出口，出氢口上设置有阀门；氨气管道与氨罐连通，氨气管道还与氨分解反应器相连，氨分解反应器的出口与分解气管道相连；分解气管道与不同储氢槽的分解气入口相连，储氢材料为氢化物；不同储氢槽中的储氢材料的温度不同。该耦合氨分解制氢的固态储氢系统能量消耗低，运行效率高，循环稳定性强。

本发明公开了一种钴基配位聚合物材料的制备方法及其光催化制氢应用。所述钴钙配位聚合物材料的化学式为CoCa(2‑sina)2，单斜晶系，空间群为C2/c，晶胞参数a=31.5440(12)，b=5.5342(2)，c=6.9592(3)，α=90°，β=106.560(4)°，γ=90°，Z=4，晶胞体积V=1201.36(7) Å3。在光催化反应中，该晶体结构中的催化位点稳定存在，能够加快反应速率，在光敏剂和牺牲剂的存在下，该钴钙配位聚合物在可见光的照射下能表现出良好的制氢性能。

本发明公开了一种用于光热催化甲醇水蒸气制氢的三元金属氧化物及其制备方法与应用。其制备方法为：首先，通过共沉淀法制备含有具有特定比例的铜镍铟三元金属作为前驱体，然后在高温下采用空烧的方式对三元前驱体进行氧化处理，得到铜镍铟三元金属氧化物材料CuO‑NiO‑In2O3。该方法制备所得的CuO‑NiO‑In2O3材料具有优异的光热催化甲醇水蒸气制取氢气活性，在较低的温度下发挥出较高的产氢速率，并取得了很高的二氧化碳选择性，同时在加较低太阳光的条件下，产氢速率有了质的提高，可以实现低温加低太阳光强驱动的甲醇水蒸气制氢气的高效率转化。

本发明公开了一种适用于重卡发动机的氨分解制氢系统及方法。系统包括氨罐、第一换热器、第二换热器、组合温度控制器、氨分解反应器、内燃机模块和一级散热器。液氨经多级换热蒸发为氨气，分别通入内燃机模块燃烧和氨分解反应器分解。反应器采用多层套管结构，利用发动机尾气余热加热，内填钌基催化剂，可在较高压力及较低温度下实现高效分解。分解产生的氢氮混合气经冷却后回输至发动机助燃。该系统充分利用发动机尾气与冷却液余热，降低能耗，结构紧凑，适合重卡有限空间布置，并通过空气散热优化散热效率，对实现交通运输节能减排具有重要意义。

本发明公开了一种低温低压合成氨塔及耦合燃料电池可再生能源柔性合成氨系统，所述合成氨塔包括反应器外筒，其内套装有触媒框，触媒框内设有催化剂床层、换热管束和螺旋折流板，换热管束穿越螺旋折流板，催化剂床层布置于螺旋折流板上；原料气进入触媒框内，在螺旋折流板的作用下在触媒框轴径向进行合成氨反应；换热管束中高压水吸收来自触媒框内的反应热发生相变，生成高压蒸汽后，自蒸汽管排出。本发明合成氨塔中螺旋折流板的设计可以引导原料气在触媒框内形成更为复杂的流动路径，不仅使得气体能够更均匀地通过催化剂床层，还有利于提高气体与催化剂的接触效率，增加了气体在催化剂床层中的停留时间，从而有助于提高合成氨反应的转化率和效率。

本发明涉及一种基于直接氨氧化阳极的固体氧化物燃料电池制备及性能预测方法，阳极材料为白钨矿结构铬酸基氧化物，其化学式为SrCr1‑xNixO4+δ，其中0≤x≤0.4，0＜δ＜1，通过B位Ni掺杂诱导高温还原条件下原位析出纳米级金属Ni颗粒，且Ni颗粒分布均匀、无团聚；采用溶胶‑凝胶法结合梯度焙烧工艺合成所述阳极材料，以控制Ni掺杂并实现Ni颗粒的原位可控析出；基于所述阳极材料的混合导电特性与Ni颗粒分布规律，建立氨分解‑电荷转移耦合基元反应动力学方程，定量预测不同Ni掺杂量下的电池性能。该方法提高直接氨固体氧化物燃料电池在高温下的电化学性能，以及实现在实验前对阳极材料的预筛选和人为难以达到的实验条件的性能预测。

本发明涉及一种考虑氢能汽车的电‑气‑氢系统分布鲁棒优化的方法，属于综合能源系统领域。所述方法，建立基于消费者心理学的氢能汽车充氢‑放电需求响应模型，引入效用函数量化消费者满意程度，并通过氢能汽车充氢‑放电的响应容量反映其参与调度的响应意愿。建立掺氢入气与长管拖车运氢的氢供应链模型，提出考虑氢能汽车需求响应的氢供应链参与系统协同调度的运行模式。针对风电预测误差不确定性，在风电预测误差分布的概率距离模糊集中纳入离散场景信息构造了事件式分布模糊集，提出一种基于事件式分布模糊集的两阶段分布鲁棒优化调度策略，并采用事件式仿射决策规则进行求解。本发明能兼顾系统运行经济效益并提升系统应对风电不确定性的能力。

本发明公开了一种高稳定性负载型镍基催化剂的制备方法及应用，先采用蒸氨法将活性组分金属负载到二氧化硅上制备硅酸盐前驱体，然后进行水热处理形成纳米片状的硅酸盐结构，经过煅烧活化和还原得到所述镍基催化剂本发明合成方法简单，所得催化剂具有较小粒径的活性镍颗粒以及较强的金属‑载体相互作用，性能稳定，易于进行工业化生产。将其用于不饱和树脂加氢反应中，具有较高的催化加氢活性，可制备高品质的氢化树脂。

本发明提出了一种混合式冷凝液氢冷能发电系统。该系统采用混合式冷凝器，冷却剂与发电循环工质均为氢，同时采用了串级发电模式，提升了液氢冷能发电系统的冷能利用效率。具体方案为提出一种采用混合式冷凝器代替传统表面式冷凝器的液氢冷能发电系统，混合式冷凝器内的冷热流体均为氢，通过多级串联，可实现液氢低温冷能的梯级利用。此外，该系统在最后一级加入了一个以低沸点工质为循环介质的表面式冷凝发电系统，以充分利用温度升高后的液氢冷能。系统以液氢作冷源，环境中的水或者空气作热源，混合式冷凝多级循环的工质均为氢，最后一级表面式冷凝循环的工质为低沸点工质。

本发明公开了一种用于水电解制氢的增强型阴离子交换膜及其制备方法。该增强型阴离子交换膜由高分子树脂A（侧链功能化聚对三联苯哌啶聚合物），以及经半互穿聚合物（SIPN）修饰的基材构成。该高分子树脂以耐碱性的聚三联苯哌啶为主链，侧接枝含有亲水基团的季铵阳离子烷基侧链，在主链功能化程度一定的情况下，增加了OH‑的传输位点，通过疏水聚合物主链和亲水性功能化烷基侧链相互作用，有效构建出微相分离形态，大大提升了膜的离子传导率。基于SIPN形成的半互穿网络结构，将高分子树脂与基材紧密结合，解决了市面上复合膜存在的气体渗透率过高的问题。

本发明公开了一种用于氨分解制氢的钌基催化剂及其制备方法和应用，属于氨分解制氢技术领域。所述催化剂包括活性组分Ru和载体硅酸镧（LSO），先采用共沉淀法制备LSO载体，然后采用静电吸附法，将Ru前驱体分散在LSO载体上，经还原处理后制得Ru/LSO催化剂。LSO载体有较高的碱性位数量和氧空位浓度，碱性位可提供电子使Ru表面的电子密度增加，加速氨分解的决速步骤氮‑氮缔合脱附的进行；同时，氧空位可以作为电子的传输通道，调节Ru原子的电子结构，使其更容易接受电子，增强了金属‑载体相互作用。在LSO载体上的碱性位和氧空位协同作用下，提高了Ru/LSO催化剂氨分解转化率。

本发明提出PEM电解水等效电压模型及建模方法，所述方法按电化学性质和电路性质，将PEM电解槽接入电源时分得的总电压拆分为电解反应能够自发进行的理论电压阈值、欧姆电压、电化学极化电压，分别进行建模；在基于电解反应能够自发进行的理论电压阈值建模时构建断路可逆电压；在基于欧姆电压建模时，基于质子膜关键参数构建质子膜欧姆电阻；在基于电化学极化电压建模时，基于质子膜的各项关键参数来进行建模并融入混沌理论算法相关公式，构建得到实际工况下的PEM电解水电解槽的电压；本发明基于质子膜的各项关键参数来进行建模，并融入了混沌理论相关算法来构建得到实际工况下的PEM电解水电解槽的电压，能反映真实情况下电解槽的对外电压特性。

本发明公开了一种用于固体氧化物氨电解制氢的钙钛矿阴极催化材料及其制备与应用。所述阴极催化材料为双钙钛矿Sr2Fe1.5‑xCoxMo0.5O6（0≤x≤0.3）。用其制备的阴极可在中高温工况下运行，且其在氨电解过程中会发生氢气还原，生成钴铁合金并锚定在层钙钛矿Sr3Fe2‑x‑yCoxMoyO7（0≤x≤0.3，0≤y≤0.3）表面，这使其阴极界面有更多含量的低价态离子，可为水解离提供受体电子，增强了阴极界面对水蒸汽的吸脱附能力，表面的合金还为水解离提供更多的活性位点，因而可用于固体氧化物氨电解制氢。

本发明提出一种大功率燃料电池氢气系统及控制方法，大功率燃料电池包含多个电堆组，各所述电堆组并联实现供电，所述电堆组均包含多个电堆单元，各个所述电堆单元逐一串联，氢气系统根据不同工况调节各堆之间的氢气分配；采用氢循环泵与引射器并联的氢循环方式，可满足大功率燃料电池不同工况下的氢循环量需求；控制方法采用带前馈的PID进气控制策略和氢循环控制策略，所述进气控制策略可以实现对电堆工况动态变化时的快速响应，更快速有效地对氢气流量和压力进行控制，所述氢循环控制策略可以满足不同负载工况下的氢气流量需求；本发明提高了燃料电池系统的可靠性和稳定性，能够提升大功率燃料电池系统的工作效率和使用寿命。