典型船舶燃料电池推进系统及储氢技术研究氢能是一种可再生的绿色能源,氢燃料电池因具有诸多优点而受到重视,氢燃料电池在船舶中的应用同样面临制氢、储氢及燃料电池成本等方面的关键技术问题。本文基于该领域的研究现状,通过质子交换膜燃料电池功率曲线及所选船舶不同运行工况下的功率测试,展开典型船舶燃料电池推进系统结构设计及仿真实验,并基于动力系统输出功率与燃料电池氢燃料存储系统供氢速率相匹配的原则,研究适配的储氢方式。
主要研究内容如下:第一,原型船的选择及燃料电池推进系统设计。原型船为厦门地区运行的太阳能双体游览船(船长×宽×高:15m×6m×1.9m),其空载吃水为0.8m。
针对其电力推进系统及海试情况,确定了原船仅由太阳能发电推进的经济航速,即电机转速在800r/min时,运行工况的功率需求约为3.6k W。故需选择输出功率为3.5k W的质子交换膜燃料电池。
依据原船的电力推进系统和能量管理策略,提出了由燃料电池发电系统、储能系统、推进系统、检测及能量管理控制系统组成的动力系统方案。第二,燃料电池输出功率性能测试平台搭建。
根据原型船典型工况下的输出功率,选配了3.5k W级质子交换膜燃料电池,并完成了燃料电池发电功率测试平台的搭建。在55℃条件下测试的燃料电池的输出功率为:额定功率点为(155A,21V),额定功率为3.2k W。
当电堆电流值达到175A左右时,其输出功率可达到3.6k W。第三,船用燃料电池推进系统的建模与仿真。
基于MATLAB/Simulink,建立船舶DC/DC变换器、储能系统、能量管理以及
推进装置数学模型,并对燃料电池船舶电力推进系统在典型工况下进行仿真实验。结果表明,单燃料电池电堆推进时,燃料电池输出功率能够满足3.6k W的功率需求;但当电机转速在1400r/min时,锂电池组放电量的高达13k W,不符合能量管
理的设计要求。
因此,将系统完善为双电堆推进,仿真结果表明电机转速在1400r/min时,系统中锂电池组放电量仅为8.5k W。而仅在双电堆运行时,船舶电机转速可维持在1000r/min的工况下航行,满足设计要求。
此时燃料电池的供氢速率约为31L/min,1min仿真实验耗氢量达5g。第四,
储氢方式的研究。
为研究“氢溢流”对于常温下活性炭的吸附储氢的影响,对负载金属Ni前后的比表面积为1916m2/g的活性炭进行储氢量测试。结果表明:负载Ni后活性炭的储氢量在40℃、8MPa条件下提高了1.45倍,其对应的储氢质量密度分别为
0.18wt%、0.26wt%;在温度60℃、8MPa条件下,负载Ni后活性炭的储氢质量密度可达到0.23wt%,与40℃时的相比虽然储氢量较少,但相差不大。
这说明温度升高,负载的Ni催化作用增强,可以保证负载Ni后的活性炭在较高温度下仍具有一定的储氢能力。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920361347.7 (22)申请日 2019.03.20 (73)专利权人 宁波大学 地址 315000 浙江省宁波市江北区风华路 818号 (72)发明人 王甫 袁金良 赵加佩 王家堂 苗鹤 张春飞 (74)专利代理机构 宁波浙成知识产权代理事务 所(特殊普通合伙) 33268 代理人 洪松 (51)Int.Cl. F02M 25/12(2006.01) F01N 5/02(2006.01) F02B 63/04(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种基于船舶柴油发电机与可逆燃料电池 的集成系统 (57)摘要 本实用新型公开了一种基于船舶柴油发电 机与可逆燃料电池的集成系统，包括船舶柴油发 电机、烟气换热器、水泵、水箱、凝汽器、汽轮机、 发电机、燃烧器、可逆固体氧化物燃料电池、热交 换器、氢气罐、氧气罐及相关阀等。将船舶柴油发 电机与可逆固体氧化物燃料电池集成为一体，利 用可逆固体氧化物燃料电池发电与电解模式的 切换实现船舶柴油发电机工作工况的调节，同时 实现船舶柴油发电机烟气余热的利用，保证船舶 柴油发电机运行工况维持在较高效率区。同时可 逆固体氧化物燃料电池可以利用船舶岸电进行 电解储氢，以实现船舶在排放控制区的航行及负荷来源的多样选择， 降低了船舶污染物的排放。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 209892353 U 2020.01.03 C N 209892353 U
《燃料电池电堆测试与分析》实验报告 一.实验目的： １.掌握PEMFC电堆测试台的基本结构和操作方法； ２.通过实测，掌握电堆极化曲线的测试方法，学会绘制极化曲线、功率曲线等图谱； ３.能将燃料电池电堆的实测性能应用于燃料电池系统的构建上；锻炼运用理论分析、解决实际问题的能力和方法。 二.实验原理： 将所需测量的PEMFC电堆与NBT燃料电池测试系统连接，通过控制平台调节燃料电池的氢气和空气流量，设置负载的电流值（也就是燃料电池电堆的电流值），观察记录电压值和功率值得变化，利用所记录的数据画出燃料电池的i-V和i-P曲线。 三.实验仪器设备和器材 四.测试平台开机顺序测试 １.打开气源，检查氢气、空气（外部供应时）的压力是否正常、去离子水的液位是否正常；室内氢气泄露报警系统是否正常；氢气、空气与水的排放口是否连接妥当，氢气管路的出口必须接于室外。注意测试时的人员与设备的安全。 ２.给测试平台上电，380V AC。 ３.开启电脑，与设备联机。 ４.手动设置适当的氢、空、冷却水温度（注意不应超过80℃）、各流体最低流量、电堆片数、活性面积等参数。 ５.设定数据保存路径和文件名，开始记录数据。
６.测试极化曲线。根据电堆所需要氢空流量，手动设置电流，测试极化曲线。 ７.实验结束。 五.提前制作电堆运行所需氢气和空气的流量表，如下表所示。 已知条件：电堆片数：19片，单电池活性面积250cm2; 阴/阳极化学计量比：3.5/1.5; 常压 六.绘制电堆的极化曲线和功率密度曲线，需要标明必要的测试条件。
七.绘制上述极化曲线上最大功率时的单片电池电压柱状图，并计算电压的 标准偏差。 学生（签名）： 实验日期：2015.5.25
摘要 随着人口的增加、工业的迅速发展，人类对能源的需求越来越大。而氢能源作为一种清洁高效的新能源越来越引起人们的重视，人们加快了氢能源开发的脚步，使得氢能源的广泛应用逐步变为可能。当下，阻碍氢能源被广泛应用的最大瓶颈是氢气的制备、分离、储备、运输、使用、安全等。本文将就以上几个方面介绍一下氢气的相关知识，并对氢能源的应用前景做相关阐述。 关键词：氢气的制备；分离；储备；运输；使用；安全问题；应用前景 目录 一、氢的基本性质 二、氢气制备 化石燃料制氢 电解水制氢 生物质制氢 光催化制氢 三、氢分离与提纯 四、储氢方法 高压储氢 液态储氢 储氢合金和金属氢化物 无机非金属储氢材料 五、氢能源的应用
正文 一、氢的基本性质 氢原子H代表了最基本的原子结构：一个仅由一个质子构成的原子核和原子核外的一个电子，因此是原子结构研究的模型体系。氢原子的一些基本性质见下表 氢的同位素有氕氘氚，氘或称重氢，原子核中含一个质子和一个中子。D是一种稳定的同位素。D的氧化物称为重水，工业上通过富集海水中的重水来得到纯的重水，重水在核反应中能作为快中子的吸收剂，对生物体有微毒性。重水在核反应中也作为中子的减速剂，以提高核裂变反应引发的几率。 原子核中有两个中子的同位素称为氚。氚不稳定，现在主要通过中子照射Li同位素制备得到。氚的主要用途是在核聚变中，氚与氚的聚变反应可放出17.6MeV的能量。氚对人体有一定的伤害，但由于其半衰期短，因此危害性较小。 氢气是最简单的双原子分子，两个电子自旋相反，因此氢气呈抗磁性。无论气态、液态还是固态，氢气都是绝缘体。液态氢常用作高密度氢气存储介质，主要用于火箭推进剂燃料。液态氢需要在低温下贮藏，低温系统的故障将导致氢气的泄露，因此在液态氢气的存储和运输过程中应十分小心。 原子核聚变反应生成新的元素，同时反应中质量的改变伴随着能量的释放和吸收，氢元素的聚变反应能释放大量能量，而生成质量高于铁原子的原子核的聚变反应则吸收能量。最常见的聚变反应是氢的两种同位素之间的聚变。 聚变释放的是原子核中核子的结合能。在形成原子核时，每个核子都会受到相邻核子的短程吸引力，由于核子数较小的原子核中位于表面的核子数目较多，收到的吸引力较小，因此每个核子的结合力随原子序数的增加而增加，担当原子核直径约为4个核子时达到饱和。与此同时带正电的原子核和质子会由于库伦力二相互排斥，从而释放出大量能量。
高功率燃料电池测试系统技术参数高功率燃料电池测试系统，用于25cm2或50cm2质子交换膜燃料电池单电池性能及耐久性研究。详细的技术文件如下： 一、测试系统的所有部件、数据采集与控制、电脑及显示器在一个主机箱中。 二、测试仪器可靠性要求 无故障运行10000小时 三、电子负载 1、最大功率：≥100W； 2、最大电流：≥120A，精度：±0.3% 所选量程，分辨率：1mA 3、电池电压测量范围：-5V~+5V，精度：±1mV；分辨率：1mV 4、最低保护电压：0.3V。 四、加载控制方式：即可电流控制，又可电压控制。 五、气体供应 1、质量流量控制器： 最大流量：H2≥2NLPM，精度：±1%；Air≥5NLPM，精度：±1%，可按过量系数控制流量。 2、带有干气旁通（Bypass）功能，带有氮气吹扫（Purge）功能 六、背压控制 1、程控自动化阴阳极进出口压力控制，电脑控制自动加背压。 2、压力控制范围：≥300KPa（表压），控制稳定性：±5KPa 3、可以监测（电脑显示）阴极和阳极的进出口压力。 七、温度控制 1、最高电池温度：≥110℃，控制精度：±1℃ 2、最高气体温度：≥90℃，控制精度：±1℃，从加湿器到测试电池间的胶管有加热和保温功能，避免水气凝结。 3、露点温度控制范围：室温—90℃，精度：±1℃ 八、热交换器：有 九、交流阻抗：要求带有交流阻抗测试模块，电压控制模式测EIS，频率扫描范围：高频大于10kHz，低频小于等于0.01mHz，电流最大量程：≥±5A
十、带有恒电位仪，N2和Air自动切换，测试CV、LSV。N2流量计量程越高越好，建议和Air共用流量计。 十一、安全：带有氢气报警器，设有氢气泄露报警和仪器错误报警，在报警情况下自动化关闭电子负载、启动氮气吹扫。带有过电压、电流等保护。 十二、电脑和软件： 1、电脑全自动控制 2、可编程进行程序控制测试， 3、语言：英语或中文 4、数据收集记录：至少可以电脑记录以下参数：运行时间、电池温度、阴阳极气体进出口的温度和湿度、阴阳极加湿温度、阴阳极进出口压力、阴阳极气体流量，电池电流、电压及其标准偏差，所有数据记录设定值和测量值。 十三、保修期 一年。
一、前言 随着社会的发展，环境保护问题已经越来越为人们所重视。酸雨、温室效应、城市热岛效应等等 或初露倪端，或已对人类造成巨大的危害，这些环保问题的产生在很大程度上与人类大量使用化石能 源有关。同时，由于能源消耗量的迅猛增加，化石能源将不能满足经济高速发展的需求，需要开发新 的能源。在我国开发清洁的新能源体系更具有重要意义。 氢可以地球上近于无限的水为原料来制备，其燃烧产物也是水，具有零污染的优点，有望在石油中国论文联盟https://www.doczj.com/doc/9875206.html, 时代末期成为一种主要的二次能源。氢能技术的发展，已在航天技术中得到了成功的应用。 氢是一种危险，易燃易爆的气体，在使用中必须保证安全，因此，一种安全、高能量密度（包括体积能量密度和重量能量密度）、低成本、使用寿命长的氢储、输技术的应用需求已越来越迫切。 二、目前主要的储氢方式 近年来研究较多的储氢方式有：（1）金属氢化物储氢；（2）液化储氢；（3）吸附储氢；（4）压缩储氢。 2．1金属氢化物储氢 氢和氢化金属之间可以进行可逆反应，当外界有热量加给氢化物时，它就分解为氢化金属并释放 出氢气。用来储氢的金属大多是由多种元素构成的合金，目前世界上研究成功的合金大致分为：（1）稀土镧镍，每公斤镧镍合金可储氢153L；（2）铁钛合金，储氢量大，价格低月在常温常压下释放氢；（3）镁系合金，是吸氢量最大的元素，但需要在287℃条件下才能释放氢，而且吸收氢十分缓慢；（4）钒、铌、铅等多元素系，这些金属本身是稀贵金属，因此只适用于某 些特殊场合。 与其它储氢方式相比，金属氢化物储氢具有压力平稳，充氢简单、方便、安全等优点，单位体积贮氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍。该储氢方式存在的问题为在大规模应用中如 何提高储氢材料的储氢量和降低材料成本，节约贵重金属。国际能源机构确定的未来新型储素材料的标准为储氢量应大于5Wt％，并且能在温和条件下吸放氢。根据这一标准，目前的储氢合金大多尚不能满足这一性能要求。 2.2液化储氢 将氢气冷却到-253℃时氢气即可液化。液氢储存方式的质量能量密度最大，是一种轻巧紧凑的方式。但氢气液化成本高，能量损失大（氢液化所需能量为液化氢燃烧产热额的30％），且存在蒸发损 失。液氢贮存工艺首先用于宇航中，但需要极好的绝热装置来隔热，才能防止液态氢不会沸腾汽化， 导致液体贮存箱非常庞大。 2.3吸附储氢 C.CarPetis和W.Peschka是首先提出在低温条件下氢气能够在活性炭中吸附储存的两位学者。他们提出可以考虑将低温吸附刘运用到大型氢气储存中，并研究得到了在温度为-195℃和-208℃，压力为0－4．15MPa时，氢在多种活性炭上的吸附等温线：压力为4．2MPa 时，氢气在活性炭上的吸附容量分别可以达到 6．8wt％和 8．2wt％在果等温膨胀到0．2MPa，则吸附容量为4．2wt％和5．2wt％。 在一个最近的研究中，Hynek在27℃和-83℃条件下测试了一系列吸附剂，如活性炭、碳黑、碳气凝胶 以及碳分子筛等。测试结果为：在0－20MPa压力范围内，随着压力的增大，吸附剂的储氢量只有少 量的增加。 目前吸附储氢材料研究的热点是碳纳米材料。由于碳纳米材料中独特的晶格排列结构，其储氢数量大大的高过了传统的吸附储氢材料。碳纳米管产生一些带有斜口形状的层板，层
氢燃料电池系统在通信系统备用电源中的应用 一、通信备用电源系统简介 通信基站一般用市电供电，为保证基站正常工作，需要给基站配备备用电源系统如铅酸蓄电池组和移动油机，在断电时，备用电源系统为基站中的负载供电，保证设备的正常运行。 铅酸蓄电池的优点是比较安全且采购成本较低，其缺点是体积大、笨重、造成一次和二次环境污染、备电时间有限且有不确定性、对环境温度要求苛刻。 当铅酸蓄电池因放电时间较长将要退服或出现故障时，移动油机成为现实可用的备用电源，但移动油机后勤保障复杂，需有人值守，有噪声污染及废气污染。 鉴于铅酸蓄电池和移动油机的种种缺点，加之能源危机和人们环保意识的提高，寻求新的备用电源的呼声越来越高，氢燃料电池是最理想的替代者之一。 二、氢燃料电池的原理 氢燃料电池是一种高效电化学能量转换器，把氢气（燃料）和氧气（来自空气）中的化学能直接转化成电能。只要有燃料和空气不断输入，燃料电池就能源源不断地产生电能，因此，燃料电池兼具电池和油机的特点。 燃料在燃料电池的阳极被氧化，生成质子和电子；质子通过电解质迁移到阴极，电子通过外电路迁移到阴极为外界负载提供电能；迁移到阴极的质子、电子和阴极处来自空气中的氧气结合生成水。燃料电池的主要优点包括：高效率（不受“卡诺循环”的限制）、零或超低排放、机械结构简单、扩展容易、安静、安全、可靠、能用可再生能源为燃料、只要有燃料就可连续不断地发电。 三、氢燃料电池与现有备用电源的比较 1、与铅酸电池的比较 和铅酸电池相比，燃料电池的主要优点包括： 适应环境温度范围宽广，基站温度可设定在32℃或更高，这样每年可节约大量空调电费。 只要保证氢气的供应就可持续供电，在发生大的自然灾害时可以保持长时间的通信畅通，为此而保护的生命、财产是难以用金钱来衡量的。 按设定电压稳定输出电能，而不像铅酸电池在剩余电量达到最低值前，放电电压衰减很快且难以预测。 重量轻，不需特殊的承重处理。 占地面积小，安置位置灵活，既可安置在室外也可安置在室内。 寿命设计一般是累计使用时间1500小时、累计开关次数超过600次、储存寿命10年，而铅酸电池几年就要更换。 安全性高，燃料电池系统中有多种传感器，系统可自动采取应对措施，如：当氢气泄漏时，燃料电池控制系统会自动关闭气源，避免泄漏持续；可远程监控，及时发现问题。世界上还没有燃料电池发生氢气燃爆事故。 2、与移动油机的比较 与移动油机比较，氢燃料电池最大优点是： 自动控制，可实现无人值守，通过遥测、遥控手段来监控系统的运行状态及氢气的剩余量，实现远程管理。 低噪音、无废气排放。燃料电池系统机械运动部件较少，所以系统比较安静，其排放物为水，对环境友好。 四、通信备用氢燃料电池系统的应用 1、系统的接入 燃料电池系统可以布置于室内和室外，但作为通信备用电源系统，根据现有通信机房的
应用电化学 论文作业 题目燃料电池的发展现状及研究进展学院化学与化学工程学院 专业班级制药134班 姓名郭莹莹
摘要 燃料电池是一种清洁高效的能源利用方式，它是一种能够持续将化学能转化为电能的能量转换装置。发展燃料电池对于改善环境和实现能源可持续发展有重要意义。本文介绍了燃料电池的工作原理、分类及燃料电池的优点，详细阐述了燃料电池现在的发展现状和未来研究前景的展望。 关键词：燃料电池转换装置应用发展
1 燃料电池的工作原理及分类 燃料电池( Fuel Cell，FC) 是把燃料中的化学能通过电化学反应直接转换为电能的发电装置。按电解质分类，燃料电池一般包括质子交换膜燃料电池( Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEM-FC) 、磷酸燃料电池( Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC) 、碱性燃料电池( Alkaline Fuel Cell，AFC) 、固体氧化物燃料电池( Solid Oxide Fuel Cell，SOFC) 及熔融碳酸盐燃料电池( Molten CarbonateFuel Cell，MCFC) 等。以质子交换膜燃料电池为例，主要部件包括: 膜电极组件( Membrane Elec-trode Assembly，MEA) 、双极板及密封元件等。膜电极组件是电化学反应的核心部件，由阴阳极多孔气体扩散电极和电解质隔膜组成。电解质隔膜两侧分别发生氢氧化反应与氧还原反应，电子通过外电路作功，反应产物为水。额定工作条件下，一节单电池工作电压仅为0．7 V 左右。为了满足一定应用背景的功率需求，燃料电池通常由数百个单电池串联形成燃料电池堆或模块。因此，与其它化学电源一样，燃料电池的均一性非常重要。燃料电池发电原理与原电池类似( 见图1) ，但与原电池和二次电池比较，需要具备一相对复杂的系统，通常包括燃料供应、氧化剂供应、水热管理及电控等子系统，其工作方式与内燃机类似。理论上只要外部不断供给燃料与氧化剂，燃料电池就可以续发电。 图1 PEMFC 基本原理 燃料电池从发明至今已经经历了100 多年的历程。于能源与环境已成为人
燃料电池测试方案 燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。根据燃料和氧化剂种类的不同燃料电池分为多种类型，比如碱性燃料电池，质子交换膜燃料电池，甲醇燃料电池，磷酸燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池，固体氧化物燃料电池等，具有环境污染小，比能量高，噪音低，燃料范围广，可靠性高，易于建设等优点，因此其可广泛应用于电动汽车、航天飞机、潜艇、通讯系统、中小规模电站、家用电源，以及其他需要移动电源的场所。中国致力于燃料电池的相关研究数十年，当前国家也将燃料电池行业的发展写入了多个地区的战略规划。 神州技测工程师表示，对于燃料电池的测试，功率不同，测试方法也不同。总体说来，硬件仪器一般包括：气体供给系统、液体供给系统、气体液体混合供给系统、液体供给液压系统、加湿器系统、气体加热线、温度控制监测系统、压力控制监测系统、电子负载系统、辅助输入输出系统、架构模块式系统以及第三方设备等。软件一般包括：对所有接入仪器的设定、控制、安全报警以及数据收
燃料电池的主要应用是在汽车行业中，大概可占到行业应用的70%左右。因此我们可以以汽车中燃料电池为例，简述燃料电池的测试。 燃料电池堆栈的测试中，会使用多种气体相关装置，电力相关装置，监测系统等。
神州技测提供的AMETEK SG系列直流电源可以作为辅助电源，功率范 围:4KW-150KW,电压范围5-1000V，电流范围5–6000 A；提供恒压、恒流和恒功率输出模式；提供独特的“序列”功能，易于生成变化的直流波形；可定义电压斜率；可闻噪音低。 AMETEK PLW系列水冷电子负载产品可以作为电力测试设备使用，检测燃料电池的电力特性。PLW系列产品成熟稳定，可靠性高，有众多典型案例，型号齐全：功率覆盖6kW、9kW、12kW、18kW、24kW、36kW，也可提供36kW - 250kW的其他标准型号；标准额定电压：60V、120V、400V、600V、800V和1000V；外形紧凑，功率密度高（2U，18kW）。 水冷电子负载应用在燃料电池堆栈测试中有众多的优势，比如功率密度高，体积小巧；冷水在电子负载内部流动，对系统的温度环境影响较小，适于实验人员工作，同时也减少了环境温度对测试的影响；噪声小，适于实验人员工作；无需额外建空调房，因此降低成本，减少线损对系统测试的影响；能量被消耗，无需考虑馈电对实验室的影响；故障率低；易于程控。同时，目前的权威燃料电池检测产品，Greenlight系统中，大多使用了此系列产品，有众多的成功案例。 关于升压变压器测试，动力控制单元，驱动电机单元的测试，AMETEK也可以提供相应的电源和电子负载进行测试，如SG系列产品和PLA系列产品等。
制氢站储氢罐置换操作方案 编制：____________ 安监：____________ 批准：____________ 年月日
制氢站储氢罐置换操作方案 1、隔离置换工作内容（以#1贮氢罐为例） #1贮氢罐除盐水置换氢气 2、危险点分析与控制关键点 2.1危险点分析 2.1.1本次隔离置换主要危险点为制氢站#1贮氢罐入口门与分配盘至贮氢罐入口门氢气母管隔离、#1贮氢罐氢气排空时必须经过阻火器管路且缓慢排氢； 2.1.2氢气为无色无臭无味气体，具有易燃易爆特性，它是以燃烧、爆炸为主要特征的危险气体。一旦泄漏，便可逸散在空中迅速扩散，与空气形成爆炸混合物，且遇火爆炸燃烧后的火焰容易顺风迅速蔓延扩展。 2.1.3向氢罐内注水时，为防止注水过程带入罐内空气，应待注水连接管路满水排空后，再行带水连接注水管路；为防止注水流速过快产生较大的摩擦能量，应严格控制注水流速。2.2控制关键点 2.2.1#1储氢罐氢气排空，首先开启储氢罐排空一次阀通过阻火器向大气排放，当压力降至0.5公斤时，连接软管连接除盐水供水出口阀阀后支管，软管另一端对接至储氢罐排污阀后支管（不紧固），小流量开除盐水供水出口阀，待软管对接储氢罐排污后支管处有水排出，10分钟后（确认无空气）紧固软管与储氢罐排污阀后支管处，开启储氢罐底部排污一次阀、缓慢开启贮氢罐排空二次阀； 2.2.2#1储氢罐当排空二次阀出水后，关闭二次阀，继续充除盐水当压力表显示2公斤压力，再次开启储氢罐排空二次阀，有水溢出后关闭排空二次阀，关闭除盐水供水阀，关闭储氢罐排污一次阀，待48小时后允许其他操作； 2.2.3向储氢罐充除盐水过程中保证压力表一次门开启状态； 2.2.4向储氢罐充除盐水过程中保证压力变送器一次门开启状态； 2.2.5工作人员应了解氢系统的管路及设备，熟悉掌握氢系统气体置换规程，氢系统的气体置换必须严格按操作规程进行； 2.2.6氢系统检修时须使用专用防爆工具。对氢系统与其它系统连接的隔离阀或直通大气的隔离阀必须认真检查，如有必要应在试验台上进行水压试验，保证无泄漏； 2.2.7氢系统的表计管路必须认真清理，决不允许存在堵塞。氢系统设备检修后应进行气密性试验，且验收合格；
氢燃料电池汽车项目 实施方案 规划设计/投资分析/产业运营
摘要 至2025年，基本建立完整的氢燃料电池汽车产业体系，力争全省整车产量突破1万辆，建设加氢站50座以上，基本形成布局合理的加氢网络，产业整体技术水平与国际同步，成为我国氢燃料电池汽车发展的重要创新策源地。 氢燃料电池汽车（FCV，Fuel Cell Vehicles）具有清洁零排放、续驶里程长、加注时间短的特点，发展氢燃料电池汽车是顺应全球新能源技术变革、占领产业制高点的重要突破口，是应对国家能源安全、环境保护等战略的重要立足点，是推进我省制造业高质量发展走在前列的重要支撑点。。 氢燃料电池汽车（FCV，Fuel Cell Vehicles）具有清洁零排放、续驶里程长、加注时间短的特点，发展氢燃料电池汽车是顺应全球新能源技术变革、占领产业制高点的重要突破口，是应对国家能源安全、环境保护等战略的重要立足点，是推进我省制造业高质量发展走在前列的重要支撑点。。 该氢燃料电池汽车项目计划总投资11932.99万元，其中：固定资产投资9650.94万元，占项目总投资的80.88%；流动资金2282.05万元，占项目总投资的19.12%。
达产年营业收入18790.00万元，总成本费用14284.41万元，税 金及附加233.69万元，利润总额4505.59万元，利税总额5360.74万元，税后净利润3379.19万元，达产年纳税总额1981.55万元；达产 年投资利润率37.76%，投资利税率44.92%，投资回报率28.32%，全部投资回收期5.03年，提供就业职位309个。 充分依托项目承办单位现有的资源或社会公共设施，以降低投资，加快项目建设进度，采取切实可行的措施节约用水。贯彻主体工程与 环境保护、劳动安全和工业卫生、消防工程“同时设计、同时建设、 同时投产”的总体规划与建设要求。
AIR OUT AIR IN H2IN DI-WEG IN DI-WEG OUT 图1 1号电堆模块系统图 H2PURGE1 24V H2PURGE2
WEXPT 图2 车用1号电堆系统系统图
表1 模块附件表：
表2 车载系统附件表：
2.1 模块 ●冷却液与压缩空气热交换器 因冷却液的温度适应电堆要求，该热交换器的作用，一是压缩空气温度过高时降温（起中冷器作用），二是压缩空气温度较低时加热。考虑到要适应低温环境，最好采用。 ●氢气入口压力调整器 电堆的氢气入口压力调整，由PT-H3、EPV-H4、PT-H4组成，通过程序采集压力和控制比例阀来实现。为了控制准确和简单管路，将PT-H2、EV-H2、PT-H3、EPV-H4、PT-H4做到一个阀组（manifold）上。 ●阳极压力保护 为防止氢气入口压力调整器失效，而使阳极产生高压毁坏电堆。采用安全阀SRV-H5保护。 ●外增湿器 外增湿器采用膜增湿器，用电堆的出口湿空气来增湿电堆得入口干空气。具体是否采用，要看电堆的需求。 ●氢气循环 氢气循环，一是使阳极的氢气的湿度均匀，二是加热入口的氢气。 ●氢气吹扫（排放）阀 氢气吹扫阀，是用1个还是在电堆氢气出口的2端各用1个。 要看电堆的阳极结构，因氢气回流后，多少会有一些液态水，若
不能及时吹扫掉，会影响水平较低段的节电池性能，也不利于防冻处理。 ●电堆空气出口压力 电堆出口压力，采用电磁比例阀EPV-A6和电堆出口压力表PT-A5形成回路来控制。为防止憋压，比例阀为常开阀。 ●电堆高压输出正负极对结构接地（搭铁）绝缘电阻检测 电堆高压输出正负极对结构接地的绝缘电阻小时，会危害电堆的安全。在模块中需要加入检测单元。绝缘电阻的要求，单节电池为1200欧，150节为180千欧。 ●电机调速器的电源 因空压机的功率一般大于1kW，采用电堆的高压电源，在启动或停止的过程中需要外电源供电。启动和停止时由预充电电源PS-HV6供电。 氢气循环泵，因功率一般小于500W，且只在电堆工作时运行，采用外部24VDC单独供电。 ●节电池电压巡检单元 节电池电压巡检单元，与电堆的结构做到一起，自带MPU，与模块控制器采用通讯联系（CAN和RS485）。这样会使检测电缆最短，提高可靠性和美观。 ●模块控制器 控制器的MCU选用飞思卡尔的MC9S12CE，硬件和壳体，若能采购满足要求的现成控制器，则采购；实验调试完成后，沿用
船舶新能源动力系统的现状及其发展前景 彭美康能动ZY1301 摘要:本文先介绍船舶新能源动力系统的种类及其产业格局，然后结合船舶柴油机在能源类型，排放，震动和噪音等方面的不足，阐述推广船舶新能源动力系统的意义，最后重点分析船舶新能源动力系统的现状及其发展前景。 关键字：新能源；船舶；动力系统；现状；发展前景。 一．船舶动力系统的种类及其产业格局 由船舶主机（柴油机、蒸汽轮机、燃气轮机等）、传动系统（轴系、齿轮箱、联轴节、离合器等）和推进器（螺旋桨、全向推进器、侧向推进器等）组成的船舶动力系统，是船舶上最主要和最重要的设备。平均来说，其价值约占全船设备总成本的35%，约占总船价的20%。目前，世界上各类船舶的动力系统主要有以下四种推进方式：①蒸汽轮机推进系统—取代往复式蒸汽机，又被柴油机所取代，目前主要在LNG（液化天然气）船和核动力军船上应用，蒸汽轮机的技术发展趋势是：不断增强可靠性、机动性，提高操纵性，简化设备。②柴油机推进系统—全面取代往复式蒸汽机和蒸汽轮机，成为最主要的船舶动力，目前在各型船舶上应用，作为柴油机推进系统的主要设备。③燃气轮机推进系统—上世纪50 年代开始在商船上作为主机，但从未得到大规模应用，目前主要在军船上使用，作为燃气轮机推进系统的主要设备。④电力推进系统—上世纪90年代开始在船舶领域应用，目前除在军船上应用外，还在小型商船上应用，目前采用电力推进的船舶比例还较小。 目前，船舶动力系统的研发、设计，仍然是欧洲、美国、日本等国家或地区居领先和垄断地位，并且，蒸汽轮机及锅炉、燃气轮机、电力推进装置的制造也分别由这些国家的企业掌控。而占船舶动力系统最大比例的柴油机推进系统的制造已基本转移至韩、日、中三国。 二．推广应用船舶新能源动力系统的意义 目前，在船舶动力装置中，95%是柴油动力装置。而船舶柴油机的主要缺陷有以下几个方面。（1）使用不可再生能源。动力来源为不可再生的化石能源。据科学家的预测，目前地球上的石油只能够人们再使用60年。也就是说，60年后地球上的化石能源就会枯竭。因此，我们必须使用别的能源，最好是可再生能源。（2）大气污染。虽然现在的科技发展使柴油发动机的污染气体排放一步一步得到控制，但考虑到超大型船舶每次航行都会消耗数以千吨的化石燃料，还有历史留存下来的老旧式柴油机，这些都将会排放出大量的污染气体，将对大气造成严重的污染。这与绿色环保的时代主题无疑是相违背的。（3）严重的噪音问题。据有关数据显示，在船舶中，由柴油机发出的噪音可达120分贝。这是一个非常可怕的数字，长期处于这样的环境中，工作人员的听力将受到极大的损伤。这个问题在一下小型船舶上尤其凸显。因此，有必要解决这一问题。而传统的柴油机由于其自身的结构和工作原理的影响，其噪音问题很难解决。从而只能在新能源动力系统上寻求突破。 推广新能源动力系统，用可持续的能源为其供能，同时进一步降低其有害气体的排放以及解决其噪音问题，这不仅将给船舶上的轮机人员提供良好的工作环境，同时降低污染气体的排放也是对国家的可持续发展路线相契合。因此，开发船舶新能源动力系统有着重要的发展意义。
燃料电池测试系统的基本理论 随着全球对能源需求的增长及人类对环境要求的提高。各个国家对燃料电池的研究和开发H益增多。燃料电池测试系统不仅存燃料电池系统的研发阶段十分重要，即使是在其投入使用之后对于维持电池的正常工作也是不可或缺的。强大的测试能力能够提供对燃料电池可靠的监控。提供灵活的结构，具备了这种能力，科学界能够很方便地设计他们的系统，以跟踪燃料电池技术进步。以下是对燃料电池测试系统的相关介绍。 1、测试目的 虽然研究、开发、制造和应用部分的总目标各有不同。它们对于燃料电池的检测和躲视项目要求却是相似的。对丁研发部门，测试要求足确定输出能量、使用寿命和电池组的耐用性。在设计验收阶段，主要任务是优化设计以备大规模生产．以及在不降低效率的情况下降低电堆总成本。对丁生产应用．要求燃料电池符合规范要求。而在实际使用中，监测电池的寿命和工作状态是非常重要的。好在这些不同的任务对电池测试系统的要求都差不多。 2、测试系统的主要特点 ①隔离。燃料电池测试系统先要进行各种需要信号调理的测鼍。然后原始信号才能有数据采集系统数字化。大容最电堆具有数百个单电池。从而电压测量要求数白．伏的共模抑制。因此．测试不仅必须具有多个每个通道都能读取l—10V的通道．而
且必须保持电堆的每一个和最后一个电池之间高达数百伏的隔离。 ②数据采集系统必须能够扩展。由于燃料电池测试系统的通道数目可以从100个到1000多个．所以数据采集系统必须能够扩展。并且这些系统也要求可以进行信号的衰减和放大。 ③模块化。对于今天的测试系统，模块化也是必需的。因为测试系统必须能够随着生产及验证技术的变革而变革。 ④标定。任何测试系统都应该进行标定以确保测量有效和准确。 3、测试的主要性能参数 燃料电池测试系统需要精确的监测和控制成百上千次测量．范同从燃料和氧化剂的流量、温度、压力和湿度到燃料电池组的输出电压和电流。测试燃料电池的性能是很重要的，而监测影响性能的变量更为重要，但最重要的足控制这些变量参数，安全运行也是至关重要的。所以监测控制的主要参数有： (1)电压。在有负载的情况下，单电池的输出电压会从开路电压的1V左右降到O．6V左右．知道了每个单电池的电压就可以更近的了解电堆的健康情况。如果哪个单电池显示出不同电压，就表明此电池有问题，或者温度不正常，或者电极被淹。测试单电池或电堆的电压就可以正确操作、测试和设计燃料电池。
促进我国储氢技术发展的必要 氢气是一种易燃、易爆、易泄漏的危险化学介质。日益加重的能源危机和环境污染问题迫切要求人们开发新能源。氢能以其燃烧产物洁净、燃烧效率高、可再生等优点被认为是新世纪的重要二次能源。随着氢燃料电池和电动汽车的迅速发展与产业化，氢源技术及氢能基础设施的研究和建设已引起发达国家的高度关注 发展氢燃料电池汽车的确需要高效储氢技术,因为这是方便使用氢能源的必须. 传统储氢方法有两种，一种方法是利用高压钢瓶（氢气瓶）来储存氢气，但钢瓶储存氢气的容积小，而且还有爆炸的危险；另一种方法是储存液态氢，但液体储存箱非常庞大，需要极好的绝热装置来隔热。近年来，一种新型简便的储氢方法应运而生，即利用储氢合金（金属氢化物）来储存氢气。 研究证明，在一定的温度和压力条件下，一些金属能够大量“吸收”氢气，反应生成金属氢化物，同时放出热量。其后，将这些金属氢化物加热，它们又会分解，将储存在其中的氢释放出来。这些会“吸收”氢气的金属，称为储氢合金。其储氢能力很强。单位体积储氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍，也即相当于储存了1000个大气压的高压氢气。储氢合金都是固体，需要用氢时通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，因此是一种极其简便易行的理想储氢方法。目前研究发展中的储氢合金，主要有钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金及稀土系储氢合金。 储氢合金还有将储氢过程中的化学能转换成机械能或热能的能量转换功能。储氢合金在吸氢时放热，在放氢时吸热，利用这种放热－吸热循环，可进行热的储存和传输，制造制冷或采暖设备。此外它还可以用于提纯和回收氢气，它可将氢气提纯到很高的纯度。例如，采用储氢合金，可以以很低的成本获得纯度高于99.9999％的超纯氢。 储氢合金的飞速发展，给氢气的利用开辟了一条广阔的道路。目前中国已研制成功了一种氢能汽车，它使用储氢材料90千克，可行驶40千米，时速超过50千米。今后，不但汽车会采用燃料电池，飞机、舰艇、宇宙飞船等运载工具也将使用燃料电池，作为其主要或辅助能源。 现在最常用的储氢手段 高压储氢是最常用和最直接的储氢方式。高压储氢可在常温下使用，通过阀门的调节就可以直接将氢气释放出来［"］，具有储氢罐结构简单、压缩氢气制备的能耗较少、充装速度快等优点，已成为现阶段氢能储运的主要方式 高压储氢缺点 高压氢气储罐不但有可能发生因强度不足（特别是高强钢脆化）引起的物理爆炸，而且有可能发生因氢气泄漏而引发的火灾、爆炸事故，且其风险程度随罐体容积增大、压力升高而加大。因此，如何降低高压储氢的风险程度，是加氢站建设十分关注的一个问题。 高压下运行的高压储氢罐，一旦发生破坏，罐内巨大的能量在瞬间释放，会产生冲击波、容器碎片猛然飞出和易燃、易爆氢气喷漏。冲击波的超压可以将建筑物破坏，也会直接危害在它所波及范围内的人身安全，冲击波后面的高速气流夹杂着碎片往往加重对人员的伤害。具
燃料电池及其在船舶上的应用研究 随着国际社会对节能减排越来越重视，清洁能源的应用也开始成为社会的关注热点。作为能源消耗巨大的航运业，清洁能源在船舶上的应用显得愈发重要。燃料电池作为新型清洁能源已经在汽车上得到应用，文章根据国内外研究现状，以实际案例对船用燃料电池做出分析，并给出了燃料电池发电系统在船舶应用和船舶布置方面的建议。 标签：清洁能源；燃料电池；航运业 1 国外燃料电池在船上应用的现状 船用燃料电池的研发开始于21世纪，主要以欧洲造船强国为中心。由挪威船社研制的第一艘通过燃料电池进行供电运行的船舶2009年12月实验运营，这个项目的成功预示着未来船舶动力系统的环保革新。挪威船级社为了研究船舶如何降低排放的难题，在“Viking Lady”号上做了一个试验，以燃料电池组为对象，将该电池组与船舶的推进系统结合，形成了混合动力推进系统，经过实际的运行测试，该电池组为船舶提高了30%的功率，并且安全运行了18500小时。 2 国内燃料电池在船上应用的现状 我国对燃料电池研究相对于国外较晚，经过国内专家多年的研究，在质子交换膜燃料电池上的研究获得了重大的发展，各种燃料电池项目慢慢应用到了相应的设备上，2001年7月由上海交大燃料电池研究所实施的“1～1.5kW熔融碳酸盐燃料电池系统”项目已通过成果鉴定。目前上海海事大学“电力电子与电力传动”学科，在上海市教委的支持下，利用重点学科经费，成立了“燃料电池电力推进”实验室，要把燃料电池运用到船舶上来，实现新能源的电力推进。 3 主电源 3.1 主电源的一般要求 （1）主电源装置应能确保为保持船舶处于正常操作状态和满足正常居住条件所必须的所有电气设备供电。 （2）自航船舶应至少设置两组主电源装置。非自航船舶可按使用所需设置主电源装置。 3.2 主电源的配备 （1）对于动力操舵装置、为主机服务的各种辅机、消防泵、舱底泵等船舶正常运行所必需的设备均为电力供电时，应至少设置2台与主机独立的发电机组。
燃料电池测试系统 燃料电池测试催化剂测试实验室自动化材料测试 brand innovative solutions by TesSol, Inc. 为客户提供最好的仪器和服务是我门的宗旨 高品质，高精度，仪器服务期长 模块化结构，以太网通信，安装操作简单 模块化结构以及以太网通信，使仪器将来升级/扩展简单，一次投资，长期回报 低阻电子负载，无需放电增强器 FCPower软件用户友好界面，操作简单 软件允许用户用VBScript等编程语言编写脚本，满足自己特殊测试需要 免费软件升级，免费终生客户支持 软件还兼容控制很多第三方设备 Fideris已经为顾客提供了15年优质服务，而且还将一直继续下去 模块化设计 完整的测试系统 模块完美结合成为系统 电子负载模块 温度控制模块 气体液体控制模块 其它模块，如加湿器，背压控制等等 完全客户化设计，为您提供满足您的特殊需要的测试仪器。而且购买后也可以简单做到仪器扩展/升级，避免了仪器资源浪费 TesSol制造并为用户提供Fideris品牌系列的测试仪器。在燃料电池、催化剂、感应片、材料以及很多其它紧密相关的领域，Fideris系列仪器代表了在研究、质量控制、以及产品测试方面最为创新的实验解决方案。Fideris系列仪器包括：一体化测试系统、气体供给系统、液体供给系统、气体液体混合供给系统、液体供给液压系统、压力控制监测系统、温度控制监测系统、压力控制监测系统、电子负载系统、加湿器系统、气体加热线、辅助输入输出系统、架构模块式系统以及第三方设备等。 Fideris系列仪器采用FCpower软件为用户提供方便直观的电脑控制以及数据处理平台。FCpower软件为燃料电池研究者提供了最为灵活、最为强大的燃料电池测试平台。软件包含了对所有接入仪器的设定、控制、安全报警以及数据收集和处理等方面。 Fideris的燃料电池测试系统是专门为燃料电池测试而设计。我们的燃料电池试验站已经在世界范围内应用于燃料电池以及子系统（从小于1瓦到高于10万瓦）测试，包含所有化学材料类型（PEMFC质子交换膜燃料电池、SOFC固态氧化物燃料电池等等）、所有类型（微型、小型、大型）以及多种燃料类型（氢、天然气、柴油、汽油、重整油等等）。
化学制氢站A储氢罐定期检验方案 一、设备状况 国投钦州发电有限公司制氢站A储氢罐容积13.9m3,最高工作压力3.2Mpa，2007年投用，本次检验为第2次停机定期检验。 二、检验依据及检验方式 根据《压力容器定期检验规则》（TSGR7001-2013）的规定，公司委托广西特种设备监督检验院钦州分院对上述容器进行定期检验（合同编号QDAJ14-034）。为不影响机组正常运行，对检验氢罐采取隔离检验的方式。 三、准备工作： 1.备品准备：搭脚手架用木（竹）料（维护单位准备），氢罐人孔门用螺栓、垫片，防火板、去油漆用溶漆剂，铜锤、铜堵板，塑料管20米，铜丝刷、黄油，固定扳手(M36螺栓)，二氧化碳灭火器3KG 六瓶、7KG四瓶，石棉布约5平米。 2.运行部对氢气检测仪进行检查、校准，确保检验工作进行期间仪器准确好用。 3.检修前运行人员与设备部、维护单位用漏氢检测仪对制氢系统及储氢罐进行漏点查找。 四、安全技术措施： 1.提交工作票，制氢系统停止运行，将检修氢罐隔离，将罐内氢气由排空门经阻火器排空。 2.从室内接除盐水至氢罐排污门，向氢罐内部注水。将排空门至地沟
排气门打开、观察，如有水流出，立即停止注水。否则水会流至阻火器及其他安全门处。 3.用排污门将罐内水排尽，用氢气检测仪检测罐内氢气含量为零。 4.将检验氢罐与其它罐隔离。 5.将二氧化碳灭火器及石棉布放置到检修区域。 6.在检修罐进出口手动门后及罐顶排污口法兰处加装金属堵板；将检修罐与制氢、供氢系统彻底隔断。 7.拆除安全阀，将安全阀处法兰用盲板封堵。 8.打开人孔门，用铜制扳手，或铁制扳手涂黄油；漏氢检测仪实时检测氢气含量为零。 9. 抽取外表面一处丁字焊缝3个方向各600mm、每条焊缝两边各200mm范围区域用溶漆剂除掉油漆（不彻底时用铜丝刷进行打磨），以便作UT检测，漏氢检测仪实时检测工作区域氢气含量。 10.打开人孔后检查内部腐蚀情况，漏氢检测仪实时检测罐内区域氢气含量合格后进入罐内搭设内部脚手架，需用木杆或竹杆，禁止用铁管，脚手架搭设完毕后用粗砂布内部进行除锈，并用粗砂布对所有内壁焊缝及其两侧各100mm区域进行重点刷磨、清理、露出金属光泽备检。本项工作进行过程中，人员每次进入氢罐前及氢罐内工作每间隔2小时均必须用漏氢检测仪实时检测区域内各点氢气含量并确保含量合格。 11.准备工作完毕后特检院检验人员对罐体内、外壁焊缝进行检查/检验，检查/检验过程中，人员每次进入氢罐前及氢罐内工作每间隔2
加大船用氢燃料电池技术推广，打造全球最大电动船市场 中国是造船大国，船运交通大国，船舶污染大国！目前国内新能源补贴政策是" 重车轻船"，这不利于船舶污染治理和新能源船舶技术推广。氢云链认为，目前国内电动车已经进入市场化阶段，而车用燃料电池处在产业化落地阶段，现阶段发展船用燃料电池推广的时机已经成熟，车用、船用燃料电池同步发展具有产业协同效应，既可以实现治理船舶污染、节能减排和技术转型升级目标，也可以像电动车市场一样，倒逼中国企业打造出一个全球最大的" 电动船" 市场。 9 月19 日，《交通强国建设纲要》（下称《纲要》）正式对外发布，其中明确了构建物流强国目标，并在氢能基础建设、城市物流电动化、新能源船舶运输等多个方面对氢能产业发展形成更多的政策支持和实质利好。事实上，发展新能源船舶在全球早有尝试，但在《纲要》出台之前，国内新能源船舶处于概念或者示范运营摸索阶段。部分船运交通大省，如浙江、江苏、广东率先开展了第一批纯电动船舶示范运营项目。最近，新加入长三角一体化的安徽省铜陵市启动" 氢动长江" 计划，利用长江港口区优势，选择从氢能动力船舶领域切入氢能产业发展，进而实现了国内新能源船舶技术路线多元化发展新格局。＂氢动长江＂与此次《纲要》的出台时点近，可见，《纲要》的出台意义重大，标志着我国政策支持下的新能源船舶行业将正式拉开序幕，换句话说，物流强国战略离不开绿色船舶、绿色长江产业的崛起。 现阶段，在技术路线选择上，新能源汽车的" 锂电、氢燃料" 路线之将再一次上演。锂电和燃料电池谁才是新能源船舶的最好选择？同样地，若考虑到目前国内车用燃料电池应用还处在市场导入期，这个时候讨论船用燃料电池应用是否现实？安全、规范和标准等这些阻碍船用燃料电池产业化的拦路虎问题该怎么办？而技术、成本和规模之间的" 蛋和鸡"