7月9日,国家知识产权局发布最新中国氢能专利。

制氢

  1. 中石化:用于含氢化合物制氢的催化剂及其制备方法和应用以及含氢化合物制氢的方法;供热-吸热一体化的反应装置、反应系统和应用及含氢原料制氢的方法;催化燃烧反应器、自供热一体化反应设备和系统及其应用以及含氢原料制氢的方法
  2. 亿华通:电解槽绝缘板、电解槽端板总成及电解槽

该电解槽绝缘板包括叠置的第一绝缘板和第二绝缘板,两板之间设置均流腔,第一、第二绝缘板分别对应均流腔设置相互错开的第一、第二通流孔,通过均流腔连通。电解槽端板总成包括该绝缘板。本专利具均流和绝缘作用,无需额外设置均流部件,可在双极板处取消均流设计,不仅降低制造和组装难度、故障率,节约制造成本及运维成本,而且提高双极板利用率。

  1. 大连理工大学、山东易泰环境设备:一种废聚乙烯制品催化重整制富氢合成气的方法

先将合成水滑石高温煅烧得到的富MgAl2O4载体与Ni(NO)2·6H2O和Fe(NO)3·9H2O溶液混合制备Ni/Fe-MA催化剂,装入反应器中部,将废聚乙烯装入顶部,在催化剂床层和水蒸气达到预定温度后将废塑料推入中部并通入水蒸气催化重整制富氢合成气。本发明解决了废聚乙烯单独热解裂解程度低、产氢效率低、合成气选择性低的问题,焦油中富含芳烃、具有较高经济价值,适合大批量处理废弃聚乙烯。

  1. 广东中科氢能节能科技:一种农业废水制氢装置及其方法
  2. 国网上海市电力公司、华北电力大学:一种基于深海海上发电的甲醇合成运输系统及其工作方法

系统依次布置海水提升淡化装置、电解水制氢装置、氢气压缩装置、甲醇合成装置、甲醇装卸装置和甲醇运输装置。利用海上发电制氢、再以氢气和二氧化碳合成甲醇,甲醇作为运输介质具有更高热值和更好安全性,能充分利用现有化石燃料运输储存基础设施,有效缓解大规模海上风电消纳难题,提高能源可携带性和运输效率,有望显著降低海上风电氢气供应链经济成本。

  1. 上海核工程研究设计院:一种压水堆电解制氢装置及方法

装置包括蒸汽发生器、汽轮机、除氧装置与蒸汽管路,蒸汽管路顺次连接形成回路;汽轮机高压缸下游至除氧装置的蒸汽管路上并联设置含固体氧化物电解制氢装置的制氢支路。该装置对二回路固有蒸汽管路改造工程量小、结构简单、高效可靠,可提高电解制氢效率、降低制氢成本。

  1. 三一氢能:电解槽及其控制方法

电解槽槽体内设有沿长度方向排布的多个电解小室,电解液通道相导通,n个电解小室为一模块,每个模块上均设进液口(n≥1)。与整个槽体相比,单个模块流动阻力大大减小,电解液循环效率显著提高、分布更均匀,使单个电解小室及槽体温度分布更均匀,保证工作效率;通过调节对应模块进液口流量可调节电解小室温度,有效避免某电解小室超温或温度分布不均问题。

  1. 西北工业大学:一种面向低温甲醇和水制氢的铂基催化剂Pt/CeMoO2及其制备方法

图2

  1. 武汉大学:基于水-CO2-活性矿物自发反应的地质固碳产氢结构及方法

方法包括二氧化碳采集、选择固碳产氢场所、构建固碳产氢空间、二氧化碳矿化封存及同步产氢、氢气采收。该方法将二氧化碳永久矿化封存的同时,利用水-CO2-活性矿物反应同步地质制氢,不仅减少二氧化碳地质封存经济成本,还能开辟原位地质制氢新路径,实现氢能绿色低碳制取;相应结构封存成本低、可大规模同步地质制氢。

氢储运加

  1. 广东电网广州供电局:电力机器人用长航时系统及其控制方法、能量管理系统

能量管理系统针对每项作业任务,根据运行工况及输出功率历史数据确定电能消耗最小的各环节输出功率最优值,并确定输出功率最大值;按机器人位置、作业区域及输出功率分配任务,控制氢补给系统按所需氢气量向氢供电系统输出氢气、向电力机器人输出电能,可提升电力机器人续航能力。

名称 专利/技术
中集安瑞科充装站及氢气充装系统
中国电建西北勘测设计研究院一种城区加氢站选址方法、系统、电子设备及存储介质
艾氢技术(苏州)一种基于固块氢常温常压储运氢的循环使用方法及装备
连云港石化一种氢气净化输送装置及工艺
华久氢能源(河南)一种高纯氢罐车采样装置

装置包括采样罐和进气管,进气管一端连通采样罐、另一端伸入高纯氢罐内;采样罐由外罐和内罐组成,其间形成封闭环腔,内罐中设多个气囊及对应进气口,外罐与内罐之间设开关组件控制进气口开闭。装置能依次将气体储存在多个气囊中,防止进气管残留空气影响采样精度。 图3

  1. 扬州氢能研发电机:一种聚氨酯聚脲弹性体内胆材料

内胆材料包括内胆层和容器层,内胆层采用分子和微观结构优化的超韧聚氨酯聚脲,容器层为复合材料容器,两者融为一体互相亲合连接。内胆层具有极高的抗低温、抗热涨冷缩、耐脆裂性能,容器与内胆的抗应力、耐温变及综合性能达到最佳,不易在热胀冷缩时互相脱落分离,大幅提高使用成功率和产品寿命。

  1. 煤炭科学研究总院:一种氢气泄漏控制装置及方法

装置包括箱体和排气组件,箱体内用于安装氢设备并充装保护气体;排气组件包括排气管、渗透膜和排气阀门,渗透膜使箱体内氢气通过而阻止保护气体通过,排气阀门控制排气管通断。装置可直接安装在现有氢设备上,无需改造现有设备密封结构,成本低、适用性强,通过充装保护气体收集和稀释泄漏氢气,避免不利环境下氢气向外界排放。

  1. 杭州中泰深冷技术股份:丙烷脱氢制丙烯产物深冷分离与氢液化联产系统及方法

系统包括常压冷箱、真空冷箱、氢气压缩单元、混合冷剂压缩单元:丙烷原料在常压冷箱气化后去裂解单元,裂解产物在常压冷箱深冷分离得到高纯度丙烷/丙烯产物和富氢气,富氢气在真空冷箱进一步分离纯化冷却得到高纯度液氢。系统耦合丙烷脱氢深冷分离与氢液化工艺,比能耗不超过15.4kWh/kg液氢,较两个独立工艺总能耗降低约30%,可灵活适应不同裂解工艺并提高单程转化率。

  1. 浙江大学:氢泵电机

氢泵电机位于液氢内并用于驱动液氢流动,包括壳体、转子、定子和叶轮。壳体内形成上下延伸且互不连通的转子腔室和定子腔室,转子与转子腔室内壁间有间隔,间隔内通入不溶于液氢的预设气体,避免液氢进入转子腔室。该结构提高了氢泵电机的输出效率。

  1. 无锡朗贤轻量化科技股份:一种低氢脆快速加热硼钢零件加工工艺

工艺步骤包括:板料烘干(300℃保温20s-30s蒸发水分)、快速升温(从300℃快速升至800℃、用时7-8s,减少氢的产生)、加热保温(930℃后保温成型)。该工艺有效解决板料成型过程的含水问题,避免板料产生氢脆。

  1. 康泰塑胶科技股份:一种输氢用高性能复合管道及其制备方法

复合管道由内至外依次包括聚合物内层、粘合树脂层、阻隔层、粘合树脂层、加强层、粘合树脂层和聚合物外层;粘合树脂层含脲醛树脂、丙烯酸酯树脂、马来酸酐接枝共聚物、聚羧酸、乙二醇、填充剂和抗氧化剂等原料。管道在保证强耐氢气渗透能力的同时,大幅提高承压能力、降低自身重量且便于安装。

  1. 安徽杰蓝特新材料:一种连续纤维增强尼龙储氢输氢管材及其制备方法

将树脂组合物挤出成内管,在内管外表面缠绕预浸渍纤维带作增强层,再挤出外管冷却固化,得到连续纤维增强尼龙管材。预处理溶液生产的二硫化钼有助于熔体填充连续纤维孔隙、增强增强效果;复合填料可增加管材低温韧性、降低冷脆转变温度,受到冲击时吸收更多能量、减少裂纹扩展,提高低温抗冲击性能。

  1. 四川苏克流体控制设备股份:基于高熵氧化物的氢气阀门用阻氢渗透材料及其制备方法

对碳素钢、合金钢或不锈钢基体阀门启闭件与氢接触表层进行细晶化处理,沉积择优取向的致密Ni涂层,经热喷涂及氧离子缺位浓度调控制备高缺陷密度高熵氧化物涂层,再电沉积高密度碳悬挂键DLC涂层并研磨。材料克服了现有材料阻氢渗透性能不足、易氢脆的问题,最高服役温度600℃、最高工作压力105MPa,渗透率降低因子PRF为550至1300。

  1. 华南理工大学:一种用等离子体提高3D打印不锈钢氢脆性能的方法

先对不锈钢粉末进行等离子体放电改性处理,再直接3D打印或将改性粉末干燥筛分后打印。所得3D打印不锈钢室温极限抗拉强度达712MPa、硬度285HV、断后延伸率53%,抗氢脆程度为轻微氢脆,在临氢环境下较传统材料开裂更少、塑性好、工作寿命更长。

  1. 中国科学院江西稀土研究院:一种使用VFe的TiFe合金储氢材料及其制备方法和应用

储氢材料组成为TiaFebMocREd+x(VyFe),其中RE包括Ce、La、Y或Pr。经配料、熔炼、打磨、封装后退火、振碎制得。材料在5MPa氢压、25℃吸氢/60℃放氢条件下有效放氢量最大可达1.83wt.%,室温可直接吸氢,适用于燃料电池汽车和固定储氢站。

  1. 哈尔滨工业大学:一种高通量制备镁基储氢合金纤维的装置及成形方法

将预制镁合金棒分别置于四个氮化硼坩埚中并正对铜辊轮楔形尖角,通过移动滑块改变线速度、控制铜辊轮转速及感应线圈电流,至熔融合金表面呈现凸起熔潭,高速旋转铜辊轮楔形尖角与熔潭保持接触获得镁基储氢合金纤维。解决了现有技术生产效率低下、无法精准控制变量的问题。 图4

  1. 国家电投集团陕西新能源有限公司:一种镁基复合储氢材料及其制备方法

镁基复合储氢材料包括MgNi合金和铌氧化物,MgNi合金中Ni质量含量5-23.5wt.%,铌氧化物质量含量5-10wt.%。通过引入合金元素Ni与催化剂铌氧化物并结合机械合金化及两段氢化工艺,优化富镁复合储氢材料的相组成、微结构和微观缺陷,加速氢化过程、缩短氢化周期,改善体系吸放氢热动力学特性。

  1. 中氢新能技术:小型加热型固体储氢装置

储氢容器连接在外套筒内,两者间形成换热腔,换热腔两端分别与外套筒上的介质入口和介质出口连通。通过介质入口输入换热介质调节储氢容器温度,使储氢或出氢不再局限于温度,降低温度对储氢/出氢速度的影响,储氢容器容量也相对较大。

  1. 长春理工大学:一种等原子比高熵合金镁基储氢材料及其制备方法

将Ti20Mn20Fe20Co20Ni20高熵合金与MgH2球磨得到等原子比高熵合金镁基储氢材料。材料在保持高储氢容量的同时具有优异吸/放氢动力学性能,可降低脱氢工作温度、改善循环稳定性;制备采用真空电弧熔炼及高能球磨,原料来源广泛,适用于大规模商业化应用。

用氢

  1. 广州汽车集团股份:氢燃料发动机控制方法、控制装置、电子设备及存储介质

方案基于发动机所有气缸早燃次数总和判断早燃问题整体严重性,渐进采用调整氢燃料喷射相位角、减小进排气门重叠角、降低发动机负荷的控制策略,有效抑制早燃连续发生并尽量减少对发动机正常工作影响;同时根据同一气缸早燃次数判断是否存在频繁早燃气缸,若存在则停止给该发动机供给氢燃料,避免异常气缸频繁早燃导致发动机损坏。

  1. 广州汽车集团股份:氢气状态监测系统和车辆

系统包括检测模块(对氢瓶内氢气状态检测)、氢管理系统HMS(基于检测数据确定氢瓶内氢气状态)及车载T-BOX(整车停机时向HMS发送第一唤醒信号,使HMS确定氢瓶内氢气状态)。系统可在整车停机时监测氢瓶内氢气状态,提高安全性并降低系统成本和设计复杂性。

  1. 安徽江淮汽车集团股份:氢燃料牵引车动力电池热管理方法、装置及介质

行车状态下,当动力电池组最小温度Tmin≤12℃且最大温度Tmax≤28℃时,对电池组进行加热膜高压加热;当Tmin≥15℃或Tmax≥30℃时停止高压加热。该方法解决传统动力电池热管理工作模式效率低、能耗大的问题,保证电池组在多种工况下于最优温度工作。

  1. 宇通客车股份:一种氢燃料电池车及碰撞安全控制方法
  2. 东风汽车集团股份:一种复合质子交换膜及其制备方法

复合质子交换膜包括质子传导材料基体和分散其中的增强材料——石墨烯纳米颗粒,石墨烯包括氮掺杂石墨烯,片层间存在硫酸分子、硫酸氢根离子和硫酸根离子。该复合质子交换膜可同时提高机械强度和质子传导率。

  1. 潍柴巴拉德氢能科技:一种燃料电池排水供氢系统及控制方法
  2. 东方电气(成都)氢能科技:一种冷却液回路绝缘装置及其燃料电池系统

冷却液绝缘装置具有储液罐,径向分别设进液管道和出液管道,两者轴向相互垂直相交并与储液罐内部贯通;储液罐内部设用于离散冷却液的旋转装置,储液罐、进液管道、出液管道和旋转装置均由绝缘材料构成。装置既能完成系统冷却液离散,也能对冷却液回路中的冷却液进行有效绝缘隔离。 图5

  1. 重庆大学:一种考虑HFCV加氢不确定性的电-氢-交通系统博弈运行方法

方法包括:建立配电网运营商DNO、制氢加氢站运营商HPRSO和氢燃料电池汽车HFCV用户间的博弈框架;模拟HFCV用户加氢行为;建立不确定性模糊集;建立电-氢-交通系统双层主从博弈分布鲁棒运行模型并转化为线性规划求解。方法考虑风光出力、HFCV加氢负荷等不确定因素,在氢负荷服从最坏概率分布下求最优解,使制氢加氢站运营商与配电网运营商间交易功率显著减小。

  1. 福大紫金氢能科技股份:一种立体式电化学反应堆及发电系统
  2. 同济大学:碱性阳离子交换膜氢燃料电池阳极催化剂、其制备方法及应用

阳极催化剂为纳米合金颗粒,组成元素包括镍、钨、铜、钴中的两种及以上,表示为MW,W摩尔比例0.1至20%,颗粒粒径50至100nm。制备采用一步电沉积法,耗能极少、短时间内完成,沉积样品表面不会因过于平坦而使活性暴露位极少。 图6

企业/机构 专利/技术
广东云韬氢能科技一种燃料电池系统冷机运行控制方法
国网江苏省电力有限公司电力科学研究院一种多堆燃料电池系统控制方法、装置及存储介质
中国科学院工程热物理研究所一种氢燃料燃气轮机用燃烧室预混喷嘴

喷嘴包括气膜发展通道、燃料空气快速掺混导管及可拆卸型喷嘴唇缘,掺混导管位于气膜发展通道中心,通过燃料通道连接。外部空气进入后一股与燃料快速掺混,另一股在喷嘴出口附近形成气膜,预防回火、抬升反应区,提高安全性及耐久性;可拆卸喷嘴唇缘通过改变厚度调节局部反应区大小,抑制热声振荡。结构紧凑、调节灵活。

  1. 湖南隆深氢能科技:基于连续化隧道碳化石墨化设备的智能生产方法及其系统;基于连续化卷对卷碳纸热压设备的智能检测方法及其系统
  2. 屋联智能(山东)集团股份:一种功能水机

水机通过三级滤芯设计(PAC活性炭复合滤芯、弱碱富锶滤芯和富硒复合滤芯)去除水中杂质和有害物质,并添加锶、硒等微量元素;通过制氢模块将水电解为氢气和氧气,与水泥合制成富氢水,提供富含氢气的饮用水;内置加热模块可即时出热水,并设童锁防烫功能。 图7