鏵德氫能：純氫型燃料電池熱電聯供系統研發成功

 

圖1 產品實物外觀圖

 

CarNeu-5系統是一款氫燃料電池熱電聯產設備，產品通過電化學反應，將氫氣和空氣反應生成直流電，進一步通過電力電子系統逆變為交流電送入電網，供用戶使用。產品工作產生的廢熱被回收，以熱水的形式向用戶供應。整個系統發電功率5000W，采用380V三相交流并網，可向外輸出50-60℃熱水，熱功率＞4500W，全系統全流程額定凈發電效率＞47%，最高凈發電效率＞53%，系統采用了經典的外形設計，相比較附帶重整系統的H2ES系列產品，體積縮小接近二分之一。系統詳細參數如表1所示。

 

 

CarNeu-5純氫型燃料電池熱電聯供系統遵循GB/T 27748系列標準，設計并采用了以下技術：

 

 

CarNeu-5 系統采用鏵德氫能源自主研發的低壓低溫質子交換膜電堆。不同于車用燃料電池電堆，該電堆采用增強型質子交換膜，載量優化型膜電極，有效降低了膜的降解速度和催化劑的流失速度，極大的延長電堆的使用壽命，滿足長時間發電工況對壽命的要求。并且膜電極的催化劑采用了抗CO毒化設計，可長時間耐受0-10ppm的CO毒化沖擊，電壓穩定，提高了發電工況下系統的冗余性。此外，該型號電堆還可以工作于混合氣體模式，例如75%的氫氣和25%的二氧化碳混合氣。

 

 

圖2 電堆耐CO測試曲線

 

 

CarNeu-5 系統上集成了專為微小流量氫氣循環開發的氫氣循環裝置，優化的循環算法，有效提高了氫氣的利用率（避免危險直排或氧化后直排），提高了發電效率。循環裝置采用低功耗的設計，也有效降低了對系統凈發電功率和效率的影響，實測最高發電效率可達53.7%，系統總效率＞90%。整機效率如圖3所示。

 

圖3 發電功率與效率曲線

 

 

CarNeu-5 系統采用安全PLC控制，設計了多重完整的安全鏈，在燃料電池內部和外部環境集成了多個氫氣探測器和煙霧探測器，并在程序中設置多項安全響應功能，當系統內出現超溫、超壓、低壓等非正常工況或系統外出現泄露、火災等異常時，系統會進行預警，必要時會自動停機，保證系統運行安全。此外，電堆系統采用低壓設計，電堆操作壓強僅為8-14kpa，降低了管道和電堆的壓強，極大的提高電堆的安全性，最大限度的降低了氫氣泄露風險。

 

 

CarNeu-5系統設計了冷啟動單元，可以實現-20℃快速啟動，提高了產品在在北方等寒冷地區使用的適應性。

 

 

CarNeu-5系統采用了模塊化設計理念，整體由燃料電池模塊、控制模塊、電力電子模塊和熱管理模塊四大模塊組成的模塊化系統，可輕松實現多機并聯運行。整個系統設計緊湊，簡潔，維護方便。系統安裝簡便，對安裝環境無特殊要求，可實現即插即用。此外機箱采用密封式設計，箱內整體呈微負壓，可安裝在地下室等密閉環境，安全、穩定。

 

 

CarNeu-5 系統采用了智能化控制設計，可實現一鍵啟動，一鍵關機，操作十分便捷友好，無需專業理論知識儲備，觸控屏操作如圖4所示，設備主操作界面如圖5所示。整機運行過程中的系統的各項參數可以通過智能屏幕顯示，可以隨時查看系統的溫度曲線、壓力曲線、電堆單電池電壓等參數，運行參數如圖6所示，溫度界面如圖7所示，壓力曲線如圖8所示，單電池電壓如圖9所示。并且系統支持曲線功率調節模式，用戶可以根據自己的個性化需求，對燃料電池系統進行功率調節，系統會按照用戶設定的參數曲線24h循環工作，分時運行參數如圖10所示。

 

圖4 觸控屏操作

 

圖5 設備主操作界面

 

圖6 設備運行參數界面

 

圖 7 溫度曲線界面

 

圖8 壓力曲線

 

圖9電堆單電池電壓界面

 

圖10分時段運行參數設定界面