绿色氢能交通---燃料电池汽车中新型制氢系统和余热利用装置的设计

1、浙浙 江江 大大 学学热热 能能 工工 程程 研研 究究 所所1234浙浙 江江 大大 学学热热 能能 工工 程程 研研 究究 所所1234浙浙 江江 大大 学学热热 能能 工工 程程 研研 究究 所所1.氢能及其应用系统背景氢能及其应用系统背景p常规化石能源使用过程排放的温室气常规化石能源使用过程排放的温室气体特别是二氧化碳是造成气候变化的最体特别是二氧化碳是造成气候变化的最主要原因主要原因p新能源技术作为源头控制的无碳技术新能源技术作为源头控制的无碳技术逐渐受到全世界的关注逐渐受到全世界的关注p氢能氢能是新能源中最受关注之一，各种是新能源中最受关注之一，各种制氢制氢技术得到了长足的发展技术

2、得到了长足的发展浙浙 江江 大大 学学热热 能能 工工 程程 研研 究究 所所1.氢能及其应用系统背景氢能及其应用系统背景热化学硫碘循环水解制氢热化学硫碘循环水解制氢 I2 + SO2 + 2H2O H2SO4 + 2HI H2SO4 SO2 + H2O + 1/2O2(1) 2HI I2 + H2利用热能通过若干个相利用热能通过若干个相关联的化学反应实现关联的化学反应实现H2O分解分解降低系统最高温度、能降低系统最高温度、能匹配更多的热源、提高热转换效匹配更多的热源、提高热转换效率以及易于实现规模化应用率以及易于实现规模化应用浙浙 江江 大大 学学热热 能能 工工 程程 研研 究究 所所12

3、345浙浙 江江 大大 学学热热 能能 工工 程程 研研 究究 所所2.制氢系统制氢系统系统流程计算系统流程计算热化学硫碘闭路循环优化设计与模拟热化学硫碘闭路循环优化设计与模拟浙浙 江江 大大 学学热热 能能 工工 程程 研研 究究 所所本生反应系统HI精馏和分解/分离系统H2SO4浓缩/分解系统主要主要设备设备本生反应器液液分离装置本生逆反应反应器精馏塔分解反应器分离器纯化反应器精馏塔分解反应器参数参数设计设计 本生反应设计温度T=358K，压力P=0.1MPa。 不考虑副反应 本生反应物经液液分离装置分层为碘化氢相和硫酸相 纯化反应中杂质酸转化率为1 分解压力等于精馏塔压力 分解温度723

4、K 杂质酸转化率为1 精馏塔釜浓硫酸浓度92.5%硫碘闭路循环优化设计与模拟硫碘闭路循环优化设计与模拟浙浙 江江 大大 学学热热 能能 工工 程程 研研 究究 所所p 系统热效率的基本定义是有效能与消耗能量之比。p 对于本文硫碘循环系统，整个热效率计算分为两种情况：第一种情况是不计废热发电的系统热效率1，第二种情况是计算废热发电的系统热效率2。p 效率计算式中，n是系统产氢量0.348mol/s，是氢气的高位发热量285.5KJ/mol-H2；分母为硫碘循环系统消耗的热能总和，Eheat表示所需外源热量，Qelec表示电网用电的折算热能量 ， Welec表示废热发电量。2,1100% HHHV

5、heatelecnHEQ2,2100% HHHVheatelecelecnHEQW效效 率率HH2，HHV/kJEheat/kJQelec/kJWelec/kJ/%1285.5141.9543.18068.462285.5141.9543.1811.0675.17热化学硫碘闭路循环热化学硫碘闭路循环-系统热效率系统热效率浙浙 江江 大大 学学热热 能能 工工 程程 研研 究究 所所3.制氢系统制氢系统预期目标预期目标开发利用可再生能源供热的硫碘热化学循环水解制氢系统，完成实验室500L/h小试试验系统和5000L/h中试试验系统，经氢气压缩机注入高压氢气储罐，通过氢气加注机提供给终端用户使用，最终形成具有自主知识产权的大规模制氢、储氢及加氢系统。浙浙 江江 大大 学学热热 能能 工工 程程 研研 究究 所所1234浙浙 江江 大大 学学热热 能能 工工 程程 研研 究究 所所浙浙 江江 大大 学学热热