基于质子交换膜燃料电池车用氢气产品质量标准GB/T 37244的探讨

目的质子交换膜燃料电池车用氢燃料是连通氢能产业上游制氢环节和下游应用场景的核心介质,针对现行产品标准GB/T 37244-2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料 氢气》中涉及的杂质含量限值和分析方法,对其进行研究探讨。 方法梳理国内氢燃料产品质量标准的演进历程,对比国外相关的氢气产品指标及分析方法标准,调研国内氢源现状衍生的杂质组分情况和实际分析需求现状。 结果氢燃料中关键杂质以及其他杂质的组成要求应根据实际研究结果完善限值指标。建议针对氢燃料来源多样导致引入杂质组分的不同,采用关键组分核查与型式检验、出厂检验相结合的检测方式。 结论在满足国内氢燃料质量要求和国际标准ISO 14687:2019《Hydrogen fuel quality-Product specification》的前提下修订现行的产品质量标准,完善健全氢燃料质量分析方法标准体系和溯源链条,以保证分析的准确性和提高分析效率。      

喷气燃料加氢装置与柴油加氢装置用氢流程优化

对喷气燃料加氢装置的用氢流程优化进行了探讨。原设计一次通过流程氢气回收率高，但存在新氢压缩机气阀结盐问题。通过将反应后低分气改去变压吸附(PSA),保障了新氢压缩机的稳定运行。从节能角度考虑，将氢气供应方式由冷氢改为热氢，可节省燃料成本84万元/a。通过新增喷气燃料加氢循环氢压缩机，可降低喷气燃料加氢装置补充氢量，提高柴油加氢装置供氢能力3.0 dam³/h。氢气一次通过流程改为循环氢方式后，喷气燃料加氢反应低分气量减少5.0 dam³/h,可有效降低装置氢气损失。     

离子色谱法测定氢燃料电池汽车用氢气中卤化物北大核心CSCD

目的为提升氢燃料电池汽车(FCV)用氢气质量,解决氢气中痕量卤化物杂质难以准确定量的技术问题。方法以“碱液+还原剂”作为吸收液,建立了离子色谱法测定FCV用氢气中卤化物的分析方法。当有氯气杂质存在时,单独的水或碱液作为吸收液均无法实现氯气的完全吸收。还原剂硫代硫酸根在碱性条件下可以将次氯酸根全部还原成氯离子,提高氯气的吸收效率。结果以“NaOH+S_(2)O_(3)^(2-)”作为吸收液,氯气的吸收效率可达91.0%,氯化物混合物的吸收效率均为92.6%~115.9%。低含量的氯化氢和氯气样品的吸收效率在80.0%以上,两次平行试验测定值的相对偏差均小于10%。氯化氢和氯气检出限分别为0.014μmol/mol和0.007μmol/mol。结论该方法可以满足FCV用氢气中卤化物的检测要求,所采集的4种不同来源的FCV用氢气中卤化物杂质均低于GB/T 37244—2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》的限值。     

《中间馏分油中脂肪酸甲酯含量的测定红外光谱法》解读

随着GB/T 25199—2010《生物柴油调合燃料（B5）》标准的实施以及GB 19147—2009《车用柴油》标准过渡期的结束,GB/T 23801—2009《中间馏分油中脂肪酸甲酯含量的测定红外光谱法》标准引起越来越多的关注。GB/T 23801—2009标准填补了我国车用柴油产品中测定生物柴油项目的空白,对车用柴油及生物柴油调合燃料的发展具有重要的技术保障作用。     

分子筛选择性吸附脱除硫化氢的研究进展

氢燃料电池的兴起为氢气纯化领域带来新的挑战。氢气中痕量硫化氢(H₂S)对燃料电池中Pt/C催化剂的不可逆毒化作用,推动了H₂S深度脱除的研究工作。但目前能达到燃料电池级氢气要求的H₂S脱除研究的报道相对较少,通过对常规H₂S的吸附脱除研究现状进行系统梳理,重点概述沸石分子筛如斜发沸石、A型、X型、Y型和其他类型分子筛及其改性分子筛在H₂S吸附脱除领域的研究进展,简要介绍本课题组在H₂S深度脱除方面的研究进展,以期为燃料电池中氢的纯化提供技术思路。     

射线数字成像检测技术在复合材料氢气气瓶上的应用试验与研究

氢燃料电池汽车的市场前景广阔,氢气气瓶是氢燃料电池汽车供应系统的重要部件,开展定期检验是保障气瓶使用安全的主要方式.针对目前法规要求的检验方法无法有效应用于车用压缩氢气气瓶检验的现状,通过对相关标准进行的对比分析和替代试验研究,验证了射线数字成像检测技术用于氢气气瓶检测的可行性,指出进行车用压缩氢气气瓶射线数字成像在线...     

焦炉煤气净化提取氢燃料电池用氢气

焦炉煤气组成复杂,采用全干法净化技术可满足变压吸附(PSA)技术的要求,生产燃料电池用氢。本文阐述了焦炉煤气净化和制取燃料电池用氢气的工艺路线、关键技术和优势。     

节氢型炼油加工工艺技术进展

"双碳"背景下,炼油厂的氢气平衡面临重构,开发推广节氢型工艺日益重要。节氢型工艺技术可以是依靠催化剂或工艺进步,提升传统加氢工艺氢气利用效率,减少氢耗;也可以是采用变革性替代工艺,大幅度降低氢耗甚至不消耗氢气。综述了各类节氢型工艺的特点:与传统生产过程相比,石脑油吸附分离工艺通过非加氢过程获取优质乙烯原料,减少氢耗;S Zorb工艺显著降低氢耗;喷气燃料液相加氢技术、柴油液相加氢技术取消了循环氢流程;柴油低氢耗高效改质技术、柴油吸附分离技术减少了氢耗;钠法脱硫技术在低氢耗条件下能得到理想的脱硫效果;微界面强化技术在提高加氢过程传质效率、减少氢气循环方面取得了良好效果。某炼油厂采用S Zorb工艺技术替代汽油选择性加氢工艺后,制氢装置产氢负荷由12.80 kt/a下降至5.73 kt/a。     

低损失率脱除碳氧化物生产燃料电池氢的技术应用

为解决燃料电池氢资源紧缺问题,某炼化公司拓展了低温甲烷化技术的应用,将该技术用于脱除工业氢中碳氧化物,生产燃料电池氢,率先在国内通过该工艺产出燃料电池氢,解决了燃料电池氢资源“瓶颈”,取得了良好的社会效益和经济效益。与普遍使用的PSA法生产燃料电池氢相比,采用低温甲烷化技术可降低氢损失率约20%,节省投资70%,按产氢3 000 m³/h规模测算可降本增效490万元/a。在副产氢资源不足而需通过制氢来满足全厂氢气平衡的情况下,以制氢装置所产工业氢为原料,利用低温甲烷化技术生产燃料电池氢具有一定的优势和合理性。     

燃料电池车用氢气中氯化氢测量不确定度评估

按照GB/T 37244—2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》附录A中氢气中总卤化物含量的测定方法,采用离子色谱法对燃料电池汽车用氢气样品中的氯化氢含量进行测试,并对测试过程中的不确定度进行评估。结果表明,标准曲线建立、样品吸收过程和重复性测试的标准不确定度分量分别为0.033 1,0.016 1和0.001 1,不确定度的主要来源为标准曲线拟合,该过程引入的不确定度占约50%。取置信概率为95%,包含因子k=2,通过对标准溶液进行两次平行测定重新拟合标准曲线,将结果不确定度由0.24μmol/mol降低至0.18μmol/mol,氯化氢的摩尔分数最终测定结果为(3.25±0.18)μmol/mol。因此,在检测中,可以通过多次平行测定标准溶液等方式降低测试结果的不确定度,提高检测结果的准确性。     

乙烯裂解粗氢及苯乙烯尾气PSA氢提纯装置运行总结

简介变压吸附气体分离与提纯技术的发展和技术特点,以及变压吸附技术在氢气分离提纯、变换气脱碳、CO分离提纯、CO2分离提纯、空分制氧气氮气等多种领域的应用。介绍了20 000 m3/h(标况)乙烯裂解粗氢及苯乙烯尾气PSA氢提纯装置的工艺流程及特点,然后分析了工艺条件与装置处理能力的关系、影响氢气回收率和产品氢纯度的因素,并提出了稳定操作运行、提高装置运行效果的措施。     

小型加氢站网络的成本分析

在2008年之前,上海的燃料电池汽车数量将达到百辆级规模,为了示范运行这些车辆,迫切需要建立一个有若干个加氢站组成的小型网络来提供加氢服务,为此需要确定投资运营成本。本文通过建立氢气运输成本模型(HTCM)和加氢站成本模型(HSCM),以90辆燃料电池轿车和10辆燃料电池公交车为服务对象,对由4种不同类型共5个加氢站组成的小型网络为案例,计算了每个加氢站的投资运行成本、氢气使用成本。结果表明,整个加氢站网络的年均总成本大约为769万元,而氢气的最终使用成本依据不同的供氢方式在30~77元/kg之间。     

天然气管道掺氢对天然气分析计量的影响

天然气管道掺氢输送是现阶段实现氢气长距离输送、规模化使用的有效手段之一，也是天然气工业向“碳中和”目标迈进的重要途径。氢气与天然气中其他常量组分物性差异较大，天然气管道掺氢将影响天然气的物性参数分析计量标准和设备适用性。为此，以3种典型天然气为例，系统分析了天然气物性参数随掺氢浓度的变化趋势，并讨论了天然气管道掺氢对天然气分析计量和相关设备的影响。研究结果表明：(1)当掺氢浓度达40%时，不同天然气的高位发热量、相对密度、沃泊指数、黏度、体积能量密度（10 MPa、20℃）分别下降约27%、35%、10%、20%和40%，压缩因子、声速（10 MPa、20℃）分别上升18%和34%左右；(2)现行天然气产品标准规定的指标限制了天然气掺氢浓度的范围，现有天然气分析计量标准、设备适用的氢气浓度较低，不利于掺氢天然气的准确分析和计量。(3)建议综合各参数确定技术经济性合理的掺氢浓度，修订《天然气：GB 17820—2018》和《进入天然气长输管道的气体质量要求：GB/T 37124—2018》，并开展实验及优化研究拓展分析计量方法、标准和设备的适用范围，合理选用天然气物性参数计算标准。结论认...     

从天然气中生产氢的经济性

氢是用于零排放高效燃料电池车辆的主要燃料。如果能够在靠近低价天然气源的大型中央装置中生产氢，氢燃料电池车辆就能与常规矿物燃料汽车在燃料供应方面展开竞争。在高油价时代，氢的生产成本应与石油燃料的价格相当。虽然正在研究生产技术的改进，但技术突破不会造成生产成本的较大差异。较大的未知数是氢的运输和配送成本以及所需的配送压力。     

加氢站氢气准确计量的探讨

针对目前加氢站计量标准与计量制度相对滞后,依据《GB 50516—2010加氢站技术规范》及《GB/T31138—2014汽车用压缩氢气加气机》和加氢站运营实际,提出了氢气理想体积、压缩因子Z、实际体积、密度和质量的计量方法、计算公式、计算系数表,通过实例说明了氢气计算过程、计量交接、盘存计量和损耗管理,经过近半年的实际应用,计量准确,损耗正常,对规范和提高加氢站计量的准确性,防止大损大溢具有指导意义。建议有关部门尽快制定加氢站计量的有关标准和制度,以规范加氢站的计量管理。     

焦炉煤气变压吸附提氢典型工艺及选择

介绍了焦炉煤气变压吸附提氢的主要工艺，包括往复式压缩机提氢、螺杆压缩机提氢、焦炉煤气提氢联产SNG(Substitute natural gas)和蒸汽转化制氢；比较了不同工艺的技术特点、工艺配置和动力设备配置、操作难点和维护难点；计算了各种工艺提氢的运行成本。结果表明，当焦炉煤气价格为0.6 CNY/m³、电价为0.5 CNY/(kW·h)时，上述工艺生产单位氢气的运行成本均在0.7 CNY/m³以下，是比较廉价的氢气来源。其中，往复式压缩机提氢工艺和螺杆压缩机提氢工艺的工艺简单、操作维护难度低，应用更为广泛。     

千万吨级炼厂氢气管网优化方案的研究

氢气管网是连接炼油厂供氢装置、耗氢装置的桥梁,其运行状况的优劣对整个氢气系统具有重要影响。本文以国内某千万吨级炼厂为例,分析了供氢装置、耗氢装置、氢气管网的特点及存在问题,找出氢气系统优化的瓶颈,提出氢气管网优化方案。该方案能满足氢气系统供需平衡、高效用氢的要求,可为耗氢装置下一步优化运行提供技术指导。     

氢燃料电池用氢气中14种痕量杂质分析技术综述

氢燃料电池用氢气纯度、所含杂质的种类及含量对氢燃料电池的放电性能和寿命具有重要影响。详细阐述氢燃料电池用氢气中总硫、氨、总卤化物、甲醛、甲酸、一氧化碳、二氧化碳、总烃、氧、氮、氦、氩、水、颗粒物14种痕量杂质对燃料电池性能影响,以及离线和在线分析技术的现状、研究进展,配备硫化学发光等检测器的气相色谱技术和傅里叶变换红外光谱技术在多项杂质检测方面的应用,最后对分析技术的发展进行了展望。     

掺氢天然气分离工艺方案及经济性分析

目的天然气管道掺氢输送被认为是氢能大规模、低成本、长距离运输的重要途径之一。为了获得高纯度氢气,需要在终端将掺氢天然气进行分离。目前,单一的氢气分离手段难以直接适用于低含量氢的掺氢天然气分离。 方法对比了几种常见的氢气分离技术的原理、工艺参数、优缺点等,结合掺氢天然气的特点,选定了“膜分离+变压吸附”耦合工艺路线,并针对掺氢比(摩尔分数,下同)分别为10%、15%、20%的掺氢天然气分离工艺方案进行了经济性分析,获得了各分离方案的成本。 结果 掺氢比为10%、15%、20%的综合分离成本分别为0.846 7 元/m³氢气、0.519 7 元/m³氢气、0.382 6 元/m³氢气。 结论较低含量的掺氢天然气分离成本较高,大规模推广应用仍面临经济性制约和诸多挑战。      

某炼油厂氢气网络集成优化研究

针对现有氢气系统优化技术存在的优化过度、模型难收敛等问题,研究开发了基于分区建模协同优化的氢网络集成优化技术。以某炼油厂氢气网络实际运行优化研究为例,在氢气系统现状分析基础上,将氢气系统分解成供氢单元、用氢单元、氢回收单元3个子系统,在用氢单元、氢回收单元优化基础上,构建了以氢气供应成本最低为目标函数的氢气网络集成优化模型。应用研究开发的模型,设计了制氢装置产能优化、氢气梯级利用、氢气回收、集成优化等4项优化方案。方案实施后,回收氢气资源7 270 m³/h,外购氢量由20 000 m³/h减少至4 500 m³/h,氢气利用效率由83.33%提升至92.01%,节省氢气成本3 953万元/a。该优化方案提高了氢气系统用氢安全性、稳定性、经济性。