车载制氢加氢站设计

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1、技术资料车载制氢加氢站设计信息发布日期:2007-02-12车载制氢加氢站设计袁家桢许俊明（清华大学原863制氢子课题负责人）（天津大陆制氢设备公司总工程师）摘要：文中分析了制氢加氢站设备的多种考虑因素，介绍了设计和研制中碰到各种难题，在产品需求指标不断提升的情况下，基本完成了产品研制，为燃料电池汽车上路行驶，提供清洁、高压的氢气能源，在可再生性氢能源代替石油一次性能源的征途中，扎实的前进了一步。关键词：氢能源、制氢、储氢、售氢、氢燃料电池汽车科技部领导的863“节能与新能源汽车”重大项目，吸引了国内外民众的广泛关注，汽车业许多精

2、英投入到新车型和关键零部件的研制工作中，车用氢气的来源是配套性的子课题，在燃料电池汽车早期使用中，是不可缺少的关键设备，现在研究车载制氢加氢站设备已经有了良好的进展，特向同行战友们汇报如下。1研究制氢设备的背景研制氢燃料电池汽车的单位，碰到的第一个配套难题就是氢气从何而来？并且要在试车之前先让氢气到位，这个紧急性任务我碰到过三次，深知它的艰巨性和复杂性。第一次是“十五”之前北京申奥时，研制中国第一辆氢电动奥运指挥车，当时氢气压力为100kg/cm知识共享技术资料2；第二次是“十五”期间在清华大学，制氢储氢压力为200kg/cm2；

3、第三次是“十一五”帮助苏州金龙解决氢能源问题，此时储氢压力提高到350kg/cm2。国内燃料电池汽车随着国际水平提升而提高，使制氢和加氢难度越来越大。由于我们是最早介入氢能源汽车的科技人员，所以必须攻克这一难关，现在设计上和生产上都已达到基本要求，就看“十一五”的应用情况了，如果能够以国产设备稳定供应350kg/cm2高压氢气，作为燃料电池汽车攻关的一环节，为以氢气代替石油走出了重要的一步。2制氢原料的三种选择制氢原料目前有三种选择：水、天然气、工业尾气，这三种原料和生产的代价，通过多年研究和实践，已经有了一些体会。2.1天然气制

4、氢北京有陕北输送过来的大量天然气，因此一开始就定下调子，北京要使用天燃气制氢，但在清华大学作了两次尝试以后，被迫放弃了。第一次是为热能系试制一台天然气重整制氢的装置，设计过程就问题百出，这些高温高压的设备，要有专业设计证和生产许可证，主管教授和研究生成了局外人，由他们决定的设计参考，一直受专业人员抵制，结果友好单位花了很多钱和时间，免费试制出来的样机至今未能使用。有两条经验是值得吸取的：一是车辆数量过少时，不适于用天然气；二是设备经受高温高压，工艺流程和温度控制需有严格保证。第二次的经历是设计150知识共享技术资料辆公交车的天燃气

5、制氢成套设备，这次是由国内一流单位设计的，石化部设计院为清华作了方案设计，生产过程全部自动化，允许50-150辆之间运行，但需投资几千万元，还要征地、立项、修管道，这些都是研制样车阶段所无力进行的，所以这个方案没有正式上报就放弃了。虽然花了很多时间去研究天燃气制氢，结论是为时过早，今后燃料电池汽车大量使用时，这种方案还是应该考虑的。2.2电解水制氢国内外少量试用燃料电池汽车的阶段，基本上都是用电解水制氢，它的质量好纯度高，原材料容易解决。就电解水技术而言是很成熟的，许多行业先于汽车大量使用氢气，所以制氢单位有条件承担汽车用氢源的研

6、制需要。但在压缩压力和储氢方面，过去没有这种高压需要，所以研制过程中要同步进行，所幸这方面仍有专业生产单位愿与汽车同行，我们能够设计和研制高难度的车载制氢加氢站，主要就是利用这些基础，清华大学的吸引力和某些生产单位的积极性，相互配合使非常复杂的，技术和安全性要求很高的制氢加氢设备，得以研制完成。2.3工业尾气制氢北京市没有工业尾气制氢的打算，但是拥有化学工业的城市，可利用的条件比较多，例如较早向北京出售氢气的石家庄和沧州，就是化工尾气制氢，生产成本低，售价也低，作为化工副产品、产氢量有限，同高纯度电解水制氢相比，它形成了低价氢市场

7、。最近上海市宣布，2010知识共享技术资料年市博会之前，要利用焦化厂高炉尾气制氢，通过管道或气瓶输送到市内，在陆家嘴一带建立十几个加氢站，使燃料电池汽车成为市博会的重要交通工具。这是利用工业尾气的大动作，不仅是国内外关心的科技新闻，而且是推广燃料电池汽车的有效措施。如何解决高压氢气来源，同研制燃料电池汽车一样重要，汽车可以集中生产，但是氢气要根据地区条件分别进行，无疑这方面上海市又一次带了头。对于工业尾气制氢有人欢乐有人愁，上海市提前解决大批量和经济的氢气来源，自然多数人会拍手称快，但是燃料电池对于氢气的纯度要求是很高的，微量杂质

8、就会使燃料电池中毒，所以为了燃料电池寿命担心，必然也会同时出现。不过利用化工尾气制氢国外早有先例，并且由国际著名的壳牌石油公司帮助上海作技术改造，这种担心也许是多余的，去过焦化厂的人都会深有感触，当火红的焦炭出炉时，是靠洒水来降温的，大量炭氢化合物