铧德氢能：纯氢型燃料电池热电联供系统研发成功

 

图1 产品实物外观图

 

CarNeu-5系统是一款氢燃料电池热电联产设备，产品通过电化学反应，将氢气和空气反应生成直流电，进一步通过电力电子系统逆变为交流电送入电网，供用户使用。产品工作产生的废热被回收，以热水的形式向用户供应。整个系统发电功率5000W，采用380V三相交流并网，可向外输出50-60℃热水，热功率＞4500W，全系统全流程额定净发电效率＞47%，最高净发电效率＞53%，系统采用了经典的外形设计，相比较附带重整系统的H2ES系列产品，体积缩小接近二分之一。系统详细参数如表1所示。

 

 

CarNeu-5纯氢型燃料电池热电联供系统遵循GB/T 27748系列标准，设计并采用了以下技术：

 

 

CarNeu-5 系统采用铧德氢能源自主研发的低压低温质子交换膜电堆。不同于车用燃料电池电堆，该电堆采用增强型质子交换膜，载量优化型膜电极，有效降低了膜的降解速度和催化剂的流失速度，极大的延长电堆的使用寿命，满足长时间发电工况对寿命的要求。并且膜电极的催化剂采用了抗CO毒化设计，可长时间耐受0-10ppm的CO毒化冲击，电压稳定，提高了发电工况下系统的冗余性。此外，该型号电堆还可以工作于混合气体模式，例如75%的氢气和25%的二氧化碳混合气。

 

 

图2 电堆耐CO测试曲线

 

 

CarNeu-5 系统上集成了专为微小流量氢气循环开发的氢气循环装置，优化的循环算法，有效提高了氢气的利用率（避免危险直排或氧化后直排），提高了发电效率。循环装置采用低功耗的设计，也有效降低了对系统净发电功率和效率的影响，实测最高发电效率可达53.7%，系统总效率＞90%。整机效率如图3所示。

 

图3 发电功率与效率曲线

 

 

CarNeu-5 系统采用安全PLC控制，设计了多重完整的安全链，在燃料电池内部和外部环境集成了多个氢气探测器和烟雾探测器，并在程序中设置多项安全响应功能，当系统内出现超温、超压、低压等非正常工况或系统外出现泄露、火灾等异常时，系统会进行预警，必要时会自动停机，保证系统运行安全。此外，电堆系统采用低压设计，电堆操作压强仅为8-14kpa，降低了管道和电堆的压强，极大的提高电堆的安全性，最大限度的降低了氢气泄露风险。

 

 

CarNeu-5系统设计了冷启动单元，可以实现-20℃快速启动，提高了产品在在北方等寒冷地区使用的适应性。

 

 

CarNeu-5系统采用了模块化设计理念，整体由燃料电池模块、控制模块、电力电子模块和热管理模块四大模块组成的模块化系统，可轻松实现多机并联运行。整个系统设计紧凑，简洁，维护方便。系统安装简便，对安装环境无特殊要求，可实现即插即用。此外机箱采用密封式设计，箱内整体呈微负压，可安装在地下室等密闭环境，安全、稳定。

 

 

CarNeu-5 系统采用了智能化控制设计，可实现一键启动，一键关机，操作十分便捷友好，无需专业理论知识储备，触控屏操作如图4所示，设备主操作界面如图5所示。整机运行过程中的系统的各项参数可以通过智能屏幕显示，可以随时查看系统的温度曲线、压力曲线、电堆单电池电压等参数，运行参数如图6所示，温度界面如图7所示，压力曲线如图8所示，单电池电压如图9所示。并且系统支持曲线功率调节模式，用户可以根据自己的个性化需求，对燃料电池系统进行功率调节，系统会按照用户设定的参数曲线24h循环工作，分时运行参数如图10所示。

 

图4 触控屏操作

 

图5 设备主操作界面

 

图6 设备运行参数界面

 

图 7 温度曲线界面

 

图8 压力曲线

 

图9电堆单电池电压界面

 

图10分时段运行参数设定界面