摘要：液氢能量密度高,作为氢的储运形式在远距离运输上具有成本优势。在减碳政策引导下,全球范围内液氢市场将进一步扩大,但氢液化装置能耗过高制约了液氢市场的发展。本文聚焦于国内外氢液化装置产业化现状,调研了国内外液氢产能和氢液化装置供应商;回顾了国际上两个典型氢液化装置的建设情况、流程特点和关键性能指标;梳理了近几年文献公开的氢液化流程的预冷方式、液氢产量和能耗,并且详细介绍了日本WE-NET项目和欧洲IDEALHY项目的氢液化流程;总结了氢液化装置的技术难点和发展现状。分析表明,低能耗氢液化流程设计已相对成熟,提升核心设备的效率和可靠性、完善液化过程的动态控制策略是推动氢液化装置产业化的关键。大型氢液化装置实现规模效应、小型氢液化装置提升启停能力是两个重要的发展方向。

摘要：针对10 t/d级氢液化装置研制要求,构建了液氮预冷的连续转化型双压Claude氢液化流程,并开展了氢物性计算方法筛选、连续转化热模型构建以及流程热力设计与参数优化,分析了膨胀机等熵效率、换热器窄点温差以及原料氢沿程阻力等因素对流程参数的影响,给出了不同工况下的流程性能及各关键部件的热力设计参数范围,可为膨胀机、换热器的研制提供设计热力输入参数。该氢液化流程在基础工况下(考虑较恶劣膨胀机运行条件)的最大理论液氢产量12.96 t/d,液氢产品仲氢含量97%;理论总氢液化比功耗为10.50 kWh/kg LH_(2)(不含原料氢增压),对应的流程[火用]效率为35.06%;可为连续转化式大型氢膨胀液化装置的研制提供参考。

摘要：炼油厂用氢装置多在高压下操作,为此配置有很多新氢和循环氢压缩机用于提升氢气流股的压力,从而消耗大量的压缩功,同时大量地增加了炼油厂的操作费用。因此,氢网络的优化,除了需要优化氢气公用工程的用量,减少整个网络的压缩功也十分重要。本文借鉴邻近算法的思想,进一步考虑压力约束,提出了改进邻近算法以及压力-浓度图,能够设计具有最小压缩功的氢网络。案例分析所求得的最小压缩功为16.435 MJ,压缩机数目为9个,比文献优化结果减少两个。

摘要：根据金属氢化物的热力学特性,储氢合金可应用于热驱动化学氢压缩器。针对热驱动化学氢压缩器用储氢合金的要求,系统研究了Ti-Mn系和Ti-Cr系多元储氢合金的储氢性能,研究了Cr/Mn比,Fe部分取代Cr,Zr部分取代Ti以及A侧过化学计量对Ti-Mn系和Ti-Cr系多元储氢合金的储氢容量、吸放氢平台特性(包括压力、滞后和平台倾斜度等)、热力学性能、活化和动力学性能的影响,筛选出一对性能优良的储氢合金(Ti0.95Zr0.15)(Mn1.1Cr0.7V0.2)和(Ti0.95Zr0.07)(Cr1.4Mn0.4Fe0.1Cu0.1)分别作为两级热驱动化学氢压缩器的低压级和高压级合金。以此2合金设计制作了氢容量为50L的压缩器,以水作为热交换介质可将压力为2.5MPa氢气压缩到40MPa以上。

摘要：用Setaram Multi HTC高灵敏热分析仪在准平衡和动态两种情况下对一组经过电解渗氢/均匀化退火处理的N18锆合金的相变进行了研究。结果表明,随着氢含量的增加,N18的α/β相转变温度逐渐降低,并且β相转变越多,氢含量的影响越小;用JMAK模型可以很好地模拟氢对N18合金相演化过程的影响。

摘要：化石能源短缺和环境污染加剧迫切要求清洁、高效、安全的新型能源加入电力系统。氢具备零碳排、高能量密度的特点,在能源低碳化转型和终端利用方面具备巨大的应用潜力,且能为高比例间歇性新能源消纳提供支撑。不成熟的制氢工艺和不完备的基础设施制约着氢能的大规模应用,构建“互联互通”的电-气-氢综合能源系统连接可实现氢能的大规模消纳和长距离传输。为此,综述了电-气-氢综合能源系统领域相关研究,从系统建模、运行调控、规划设计、示范应用等方面介绍其关键技术。最后,从安全可靠性分析、灵活调控技术和市场机制三个方面对电-气-氢综合能源系统进行了展望。

摘要：采用分子动力学方法模拟研究H2O与铝反应势垒及其反应物去向,结果表明:原料携带H2O跟铝反应分解成H^+和OH^-,产生的OH^-跟表面铝原子作用形成Al-O-H化合物,产生的H+离子与表面铝原子的距离不断减小(0.267,0.211,0.159 nm),并稳定存在于铝表面。熔体中的H是以原子或离子形式进行扩散,在纯铝熔体中不会形成H2分子,界面处单个H原子以比较稳定的形式存在,多个H原子在气液界面处极易形成H2。氢原子处于铝晶胞八面体间隙位置时最稳定。H扩散路径是从铝八面体间隙位置到四面体间隙位置再到八面体间隙位置。依据模拟试验结论,以电解铝液为原料,配制了一组Al-Zn-Mg-Cu-0.04Ti-0.18Zr合金,采用扫描电镜研究了铸样凝固组织,结果表明:电解铝液中氢对合金铸样组织产生冶金遗传影响,铸态合金试样中存在大量的气孔和气泡,氧化夹杂周围气孔比较发达,表明气体和氧化铝夹杂之间存在寄生关系。

摘要：提出了一种基于钯涂层布喇格光栅光纤的氢浓度传感器方案。金属钯在氢环境中能够吸收一定量的氢并使其体积膨胀,而布喇格光栅光纤在应力的作用下其有效折射率和周期发生变化,导致中心波长偏移,两者结合可实现对外界环境中氢的测量。建立了外界环境氢浓度同钯涂层布喇格光纤光栅波长偏移之间的关系,通过数值分析给出光栅光纤氢浓度传感器在不同氢浓度以及温度环境中波长偏移量,并分析了其特点。

摘要：氢能源作为重要的二次能源,能量密度大、环境友好且用途广泛,是人类战略能源发展的重要方向。然而,氢气储运仍面临较大的成本和安全难题,有机液体储氢化合物(LOHCs)储放氢技术以其储氢密度较高、储存条件温和、运输方便等优势成为氢气储运可供选择的技术之一。相比稠环芳烃类化合物,含氮有机储氢化合物具有更温和的催化加氢和脱氢条件,可有效提高储放氢鲁棒性和反应能效。基于此,本文系统综述了含氮有机储氢化合物加氢及脱氢反应研究进展,阐述了两类反应的路径和催化作用机制,从催化剂活性中心和载体、双金属协同效应、反应条件、催化剂稳定性等方面系统分析了加氢/脱氢催化剂,并详细总结了基于连串反应、反应网络等模型的反应动力学。介绍了含氮有机储氢化合物储氢技术目前面临的挑战并提出未来的研究思路及展望。但是该技术仍存在较多问题,应在有机储氢化合物配方体系、储放氢连续反应系统、催化剂设计与制备、催化剂构效关系、精准反应动力学和全面理化性质数据库等方面进行深入研究。

摘要：提出一种深冷高压储供氢系统的实时控制策略,用于管理控制燃料电池卡车的氢能储供过程。首先,基于流体热力学模型建立深冷高压储氢瓶泄放模型,预测氢的状态参数变化。其次,结合车辆热管理系统,设计一种新型深冷高压氢供给系统,综合利用燃料电池"废热"和深冷高压"冷能"。最后,通过数值建模对换热器运行参数进行定量研究,优化了控制策略。整体动态响应机制既满足了燃料电池正常运行的要求,又提升了整车能量利用率。