一,、氫能介紹
氫能是通過(guò)氫氣和氧氣反應(yīng)產(chǎn)生能量的一種能源形式,，主要是指通過(guò)燃料電池技術(shù)將氫氣所含化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能和熱能，不同于傳統(tǒng)的化石能源通過(guò)燃燒進(jìn)行熱機(jī)發(fā)電效率受到卡諾循環(huán)的限制（理論效率低于50%）,，燃料電池發(fā)電其理論效率可達(dá)90%,，目前實(shí)際效率也高達(dá)60%。同時(shí)以氫氣為燃料的燃料電池發(fā)電產(chǎn)物只有水，因而氫能是一種完全清潔并且高效的能源形式,，其還具有來(lái)源廣泛、燃燒熱值高,、燃燒的產(chǎn)物無(wú)污染（產(chǎn)物為水）,、利用形式多、容易存儲(chǔ),、與其他能源可交互等優(yōu)勢(shì),，因此，被業(yè)界專家稱為“終極能源”,。目前,，日本、歐洲,、韓國(guó),、美國(guó)、中國(guó)等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)都已經(jīng)出臺(tái)了明確的鼓勵(lì)政策以支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。
二,、氫能在國(guó)家能源集團(tuán)的戰(zhàn)略定位
國(guó)家能源集團(tuán)致力于引領(lǐng)國(guó)內(nèi)氫能及燃料電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2018年2月,，聯(lián)合17家單位共同籌劃發(fā)起成立中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,，國(guó)家能源集團(tuán)被選舉為首屆聯(lián)盟理事會(huì)理事長(zhǎng)單位。
集團(tuán)依托其自身產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì),，布局氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,，聚焦加氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，采用產(chǎn)研結(jié)合的方式推動(dòng)氫能,，低碳院作為其中的“研”,，目前在氫氣純化、儲(chǔ)運(yùn),、加注和燃料電池系統(tǒng)等方面全方位開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)工作,。
國(guó)家能源集團(tuán)氫能布局
三、低碳院氫能研發(fā)
氫能是低碳院“6+1”研發(fā)布局中重要部分,。低碳院緊密結(jié)合集團(tuán)氫能戰(zhàn)略布局,，重點(diǎn)在燃料電池汽車用氫氣品質(zhì)保障技術(shù)、加氫站技術(shù),、燃料電池系統(tǒng)技術(shù)方面進(jìn)行研發(fā),。
1. 燃料電池汽車用氫氣品質(zhì)保障技術(shù)開(kāi)發(fā)
國(guó)家能源集團(tuán)擁有約年產(chǎn)10萬(wàn)噸的副產(chǎn)氫能力，可為燃料電池汽車的發(fā)展提供大量的低碳,、低成本的氫氣,。但因?yàn)槿剂想姵仄囉脷錃馄焚|(zhì)要求嚴(yán)格，對(duì)13種雜質(zhì)有明確的限值要求，且多個(gè)限值在ppb級(jí),，因此傳統(tǒng)的氫氣品質(zhì)要求和氫氣純化技術(shù)并不能滿足燃料電池汽車的應(yīng)用,。針對(duì)上述問(wèn)題，低碳院氫能團(tuán)隊(duì)提出了“吸附+吸收”耦合的氫氣純化路線,，能夠使純化后的氫氣滿足燃料電池汽車用氫氣品質(zhì)要求的同時(shí),，提高氫氣的回收率，并由此承擔(dān)了北京市科委資助的重大項(xiàng)目,。目前,，開(kāi)發(fā)了燃料電池用氫氣變壓吸附分離過(guò)程仿真模擬平臺(tái)和國(guó)內(nèi)首個(gè)燃料電池汽車用氫氣品質(zhì)檢測(cè)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了燃料電池汽車用氫氣純化常用吸附劑數(shù)據(jù)庫(kù),。下一步,，將氫氣純化技術(shù)、加氫站技術(shù)和氫氣運(yùn)輸技術(shù)結(jié)合,，開(kāi)發(fā)全周期的氫氣純化和品質(zhì)保障技術(shù)體系,。
2. 加氫站技術(shù)開(kāi)發(fā)
根據(jù)《中國(guó)氫能基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書(shū)》顯示，至2020年,，我國(guó)加氫站數(shù)量將達(dá)到100座,。國(guó)家能源集團(tuán)致力于氫能基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，目前已建成投入運(yùn)營(yíng)的江蘇如皋35MPa/70MPa雙模式加氫站,，是國(guó)內(nèi)固定儲(chǔ)氫規(guī)模最大,、氫氣壓縮能力最強(qiáng)、加氫服務(wù)車輛最全的加氫站,。
作為技術(shù)提供方,，低碳院在加氫機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)，加氫站工藝控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面取得了一系列進(jìn)展,。目前,，開(kāi)發(fā)了國(guó)內(nèi)首個(gè)符合SAE J2601協(xié)議的加氫機(jī)，能夠做到加氫過(guò)程不超溫,、不超壓,、不過(guò)充，加氫時(shí)間最短,。另外針對(duì)國(guó)外技術(shù)的不足,，開(kāi)發(fā)了快充策略和算法，可以進(jìn)一步降低加氫的時(shí)間,。針對(duì)國(guó)內(nèi)加氫站的需求：主要針對(duì)大巴,、物流車服務(wù)、每天加氫量大的特點(diǎn),，開(kāi)發(fā)了加氫站工藝仿真平臺(tái),，能夠快速,、精確的模擬加氫站實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)以用作開(kāi)發(fā)高效、低成本的加氫站控制策略,，提高整站加注能力和氫氣利用率,，提高經(jīng)濟(jì)性?；谏鲜銎脚_(tái),，開(kāi)發(fā)了加氫站內(nèi)逐級(jí)供氣和逐級(jí)補(bǔ)氣策略，提高了加氫站的峰值加注能力,，降低加氫站的固定設(shè)備投入，并已在如皋加氫站中使用,。
江蘇如皋加氫站
2018年5月,，在北京科博會(huì)中展示的加氫機(jī)實(shí)物
3. 燃料電池系統(tǒng)開(kāi)發(fā)
國(guó)家能源集團(tuán)除了擁有大量的氫氣資源，同時(shí)也具備很好的燃料電池應(yīng)用場(chǎng)景如長(zhǎng)時(shí)間備用電源,、礦山,、港口車輛等。圍繞上述應(yīng)用,，目前低碳院在燃料電池方面主要開(kāi)展長(zhǎng)時(shí)間礦井救生艙燃料電池備用電源開(kāi)發(fā)和低氫耗燃料電池系統(tǒng)開(kāi)發(fā),。主要應(yīng)用于安全救生，主要在通訊基站,、照明和人員定位等,，因?yàn)槠渚哂谐^(guò)96個(gè)小時(shí)的供電能力，因此相比其他備用電源技術(shù)具有明顯的成本優(yōu)勢(shì),。
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