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佳安氢源玩转氢气的三大“法宝”

日期:2020-11-10    来源:高工氢电  作者:游保平

国际新能源网

2020
11/10
10:34
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关键词: 佳安氢源 氢气制造 氢气纯度

对于氢燃料电池来说,对使用氢气的品质有着较高的要求,这种高要求不单是指氢气的纯度,而是对一氧化碳、硫化物等特定杂质含量的严苛容忍度。

“燃料电池用氢气要求CO的含量低于0.2ppm,对硫的除杂的要求更高,硫含量需要低于0.004ppm以下。”北京佳安氢源科技股份有限公司(下称“佳安氢源”)营销部总监李想告诉记者,即使是达到99.999%纯度的氢气,如果CO和硫含量超标,依然会对燃料电池造成不可逆的损害,大大影响其使用寿命。

要让便宜易得的工业副产氢达到供应燃料电池使用的燃料氢气使用标准,专业的提纯技术必不可少。只要将这一类氢气经过专门的“纯化”处理后充分利用,作为燃料电池的氢源,就无须额外消耗能源制氢,可以真正做到变废为宝,绿色高效,实现“零碳制氢”,这也正是目前行业内所谓的“灰氢”变“蓝氢”。

佳安氢源的核心技术——“MDP模块化定向除杂技术”正是将工业副产氢变成燃料氢气的秘密武器。

佳安氢源是由北京大学控股企业-北京北大先锋科技有限公司和清华大学全资企业-清华控股有限公司等股东共同出资成立,这也是历史上两校第一次联手打造的科技型企业,公司初始团队主要来自于北大先锋和清华大学能动系。

作为一家集研发、设计、生产与运营相关设备和产品的高科技企业,佳安氢源主要专注于氢能源领域,而高压燃料氢气除杂、低压燃料氢气除杂和含氢尾气消纳正是其立足氢能产业的三大法宝。

模块化定向除杂技术

如何在高纯氢气中有效去除一氧化碳和硫化物等杂质,达到GB/T37244-2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》标准的要求就显得尤为关键。佳安氢源掌握着把常规的工业副产氢变成燃料电池汽车用氢气的关键“钥匙”。

当前业界主流是采取PSA技术对化工副产氢进行提纯,但这种提纯方式无法经济可靠的保证燃料电池对CO、总硫等低含量的要求。

为此,佳安氢源依托北大和清华雄厚的科研实力和产学研优势,针对燃料氢气,研发出了采用“模块化定向除杂”技术(MDP Modular Directional Purification)的MDP燃料氢气除杂装置。

“工业氢通过MDP燃料氢气除杂装置纯化后,完全可以满足燃料氢品质的要求。”李想表示,佳安氢源研发的这套MDP燃料氢气除杂装置,可广泛应用于氯碱化工、焦炉煤气、芳烃重整、PDH、煤化工、MTO、合成氨等化工领域的富氢气体。

李想介绍,采用“模块化定向除杂”技术(MDP Modular Directional Purification)的MDP燃料氢气除杂装置分为“MDP-净化”、“MDP-除氧”、“MDP-脱硫”、“MDP-变压提氢”、“MDP-变温除杂”等多个模块,针对不同工业氢气的组分和含量,采用不同的模块组合处理,具有“两低一高”的特点:纯化后的氢气有害杂质含量低、纯化成本低、氢气收率高。

MDP燃料氢气除杂装置-变温除杂模块

MDP技术的处理方式就好比一个医生,首先对原料氢气进行诊断,判断出其中含有的杂质种类及浓度,然后根据诊断结果选择对应的脱除方案。对于弱吸附类的每种杂质都使用专用吸附剂对应脱除,弱吸附类杂质脱除后的氢气中,O2含量小于1ppm,CO含量小于0.1ppm、N2含量小于10ppm,对于易吸附类杂质,则是根据杂质种类或者酸碱性,选择特定的吸附剂或者催化剂,达到优化脱除。

MDP燃料氢气除杂装置根据不同的应用场景和原料气情况,采用变温、变压等不同工艺,配合不同种类的吸附剂和催化剂,通过催化、吸附、过滤等方式定向除杂,获得符合标准的燃料氢产品。

以MDP-变温除杂模块为例,佳安氢源通过该模块,针对燃料氢气标准的特殊要求进行设计,这款装置具有优异的CO和硫化物除杂能力。同时产品尺寸小,撬装于20尺集装箱内,适用于1.6-3MPa的99.99%的工业纯氢除杂,具备500-1000Nm3/h氢气除杂能力,可广泛应用于多种氢气气源端的低压燃料氢气除杂场景。

同时,佳安氢源研发了具有自主知识产权的MDP-HT高压燃料氢气除杂模块,可在20MPa下高效脱除燃料氢气中的CO、硫化物、水和油等杂质,适用于氢气充装站中压缩机出口端20MPa氢气的除杂和加氢站中对长管拖车运输的氢气品质作进一步保障。

含氢尾气消纳

除了燃料氢气除杂,含氢尾气消纳是佳安氢源的另一核心优势技术。

含氢尾气消纳适用于燃料电池汽车的含氢尾气处理,利用催化剂将燃料电池系统排放的尾气中含有的氢气在常温下催化,避免含氢尾气直接在空气中排放,降低使用氢能的安全隐患,适用于燃料电池汽车和以燃料电池为电源的各类装置的含氢尾气处理。

“在常温下,通过自有催化剂使氢气与空气中的氧气反应生成水,特别适合需要在密闭环境中工作的燃料电池系统,如冷库叉车、密闭仓库运输车辆、水下潜航器等。未来,随着燃料电池汽车数量的增加,含氢尾气排放在地下停车场和长隧道中造成的安全隐患也是值得关注的问题。”李想表示。

能在燃料氢气除杂、含氢尾气消纳等领域取得原创性的技术突破,佳安氢源主要得益于公司团队在吸附剂领域多年的深入研究和积累,以及与母公司北大先锋、北京大学、清华大学紧密合作的产学研优势。

截至目前,佳安氢源依托北京大学、清华大学和母公司北大先锋,拥有30多种自有吸附剂生产,60余种气体特性研究,上千种吸附剂的吸附性能数据,20年工业气体净化与分离的工程经验,公司核心技术团队曾先后参与了四十余套大型氢气提纯装置的设计与交付。

“随着五部委鼓励氢燃料电池汽车产业发展政策的出台,同时把GB/T37244作为示范城市氢气品质的考核标准,行业发展和市场化将不断加快,定会带来更多高品质、低成本燃料氢气的需求。”李想表示,一旦氢燃料电池汽车市场进入规模化运营阶段,氢气除杂和含氢尾气消纳技术将会迎来广阔的市场前景,为此,佳安氢源已经做好了准备。


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