制氢加氢一体机是四川中科兴业高新材料有限公司推出的一种将氢气制备、储存、压缩与加注功能高度集成的设备,旨在解决传统制氢与加氢分离导致的运输成本高、能源效率低等问题。
其核心技术为固体金属铝微纳化产氢技术,以下是其技术角度的详细解析:
一、制氢技术:高效制氢与纯化系统
制氢加氢一体机的核心采用切削铝屑等铝及铝系金属废弃物为原料,实现了废弃金属的回收;通过铝微粒子的洗净、粉碎、活性化处理、冷冻干燥和真空包装技术,获得了可安全、稳定反应的活性铝微粒,在制备氢气时直接加入纯水和放入微纳化的铝粉即可开始反应制备氢气,生成副产物Al₂O₃,氢气需经多级纯化处理,包括氢气液分离器去除水分、干燥罐吸附杂质,以及缓冲罐稳定气压,最终获得高纯度氢气(通常≥99.98%)。部分高端设备还配备氢气纯化装置,进一步去除微量氧气和氮气,确保氢气符合燃料电池或工业用氢标准。
二、压缩与储存:高压液驱技术与动态平衡
氢气压缩是提升储运效率的关键环节。制氢加氢一体机通常采用高压液驱隔膜压缩机,其优势在于快速响应、频繁启停能力强,且排量可调节(30%~120%),能够实时匹配制氢量与加氢需求,减少对储氢罐的依赖。例如,青岛康普锐斯的液驱压缩机可实现吸气压力1~3MPa、排气压力最高45MPa,单台流量达1400Nm³/h,适用于移动式场景。部分设计中,储氢罐被小容积缓冲瓶(≤30L)替代,通过智能控制系统动态平衡供需,既减少设备体积,又提高安全性。此外,多级增压技术(如三级压缩)可逐步提升压力,优化压缩机效率并延长使用寿命。
三、智能调控:实时匹配与计量反馈
智能控制系统是制氢加氢一体机的“大脑”,通常基于PLC(可编程逻辑控制器)实现制氢、压缩、加注的全流程自动化。例如:
1.供需实时匹配:通过传感器监测氢气压力与流量,动态调整电解功率与压缩机排量,确保制氢与加氢同步进行,避免能量浪费。
2.精准计量:采用棘轮-指针联动机构或电子流量计,实时显示氢气输出量,误差可控制在±1%以内。
3.安全调控:集成泄压阀、阻火器及防爆装置(如防爆墙、防爆线槽),在压力异常或氢气泄漏时自动切断气源并启动应急冷却系统。
四、移动化与模块化设计
为适应分布式用氢需求,部分一体机采用可移动式撬装设计,集成于集装箱或运输工具上,制氢量通常≤50Nm³/h,氢能客车、自行车、氢能炼钢、船舶、氢燃料电池机车、叉车、拌车、挖掘机、塔式起重机、渣土车、氢醇发电机、氢能小区等氢能应用场景。例如,内蒙古的200Nm³/h风光绿电制氢加氢一体化示范站,每日可满足15辆氢能重卡的加氢需求,并支持风光电直接制氢,实现零碳排放。
模块化设计则允许根据需求扩展功能,例如增加冷却系统(降低氢气温度以提高密度)或结合风光储一体能源供应,提升设备独立性。
五、安全与环保技术
1. 防爆与隔离:通过防爆墙分隔制氢、压缩、加氢模块,降低爆炸风险;电气线路采用防爆绕线管与接线盒,符合ExdIICT4防爆标准。
2.低碳能源整合:采用切削铝屑等铝及铝系金属废弃物为原料,实现了废弃金属的回收,反应过程安全,不产生有害物质。
3. 冷却与阻火:循环冷却管路可带走设备运行热量,避免高温导致的关键设备性能下降;阻火器则防止回火引发事故。
六、技术发展趋势-未来制氢加氢一体机将向更高效率、更小体积及智能化方向发展
1.高压液态储氢:结合低温液化技术,提升储氢密度,减少设备占地。
2.AI优化控制:通过机器学习预测用氢需求,动态调整制氢与压缩参数,进一步提升能效。
3.多场景适配:从固定式大型站向移动式小型设备扩展,覆盖家庭、交通、工业等多领域需求。
中科兴业推出的制氢加氢一体机通过技术集成与创新,正在推动氢能从生产到应用的全链条优化,将成为实现“双碳”目标的关键基础设施之一。