航天科技与氢能源应用产品研发-副本

深圳市绿航星际太空科技研究院航天科技与氢能源应用产品研发CONTENTS02010304航天环控生保技术未来的发展与展望氢能源的发展研究院氢能研发方向和产品介绍05水电解制氢技术与储能应用01航天环控生保技术环控生保系统如何让航天员健康高效工作如何让航天员活下来环境控制应急生保生命保障环境湿度氧气浓度二氧化碳浓度环境温度食品、水供应、睡眠废物回收与管理座舱压力应急防护灭火与后处理应急着陆保障无人航天器根本区别：环控生保载人航天器载人航天首要任务401航天环控生保技术维持航天员生命的物质，如氧气、水、食品和二氧化碳吸收剂等全部从地面携带；它需要从地面发射大量消耗品升空，故只适合于短期载人航天飞行。非再生式环控生保系统物化再生式环控生保系统受控生态生保系统第一代环控生保技术第二代环控生保技术第三代环控生保技术短期飞行航天器中长期飞行空间站月球（火星）基地501航天环控生保技术水处理技术技术特征固体聚合物电解制氧技术高性能、长寿命膜电极复极性电池及电池组的结构设计高纯水控制技术副产氢气技术特征电解制氧技术

热电集成低温膜蒸发尿处理技术吸附和催化氧化水后处理技术反渗透技术二氧化碳去除技术

固态胺水蒸气解吸技术Sabatier还原技术固态胺材料长时间吸收、解吸的稳定性寿命、抗污染的钌催化剂高效、安全的反应器技术特征电解制氧技术第二代环控生保技术水601航天环控生保技术30kW高压水电解器30kW/5MPa电解制氧（氢）装置样机

临近空间20kW再生燃料电池系统地面样机

２kW水电解器

小型2kW电解制氧（氢）装置

PEM水电解制氧（氢）电解槽与系统02氢能源的发展---能源体系发展趋势7由化石能源体系向绿色低碳能源体系转换煤炭石油天然气可再生能源26.7%氢能源国家能源安全零排放无污染带动实业发展02氢能源的发展---氢气的生产与利用8价格目前较高，电价合理的情况下很有竞争力；零污染，零碳排放；氢气纯度高（无需纯化）；氢气灰氢蓝氢绿氢早期阶段煤化工制氢，天然气制氢等工业副产氢，产生环境污染和大量的碳排放。中期过度阶段碳基能源制取辅之以二氧化碳捕捉、利用与封存。最终目标可再生能源、核电水电解制取，实现全过程100%绿色，为终端部门深度脱碳奠定基础。02氢能源的发展---中国氢能发展趋势9氢能产业形势氢能的产业路线中国氢能源发展路线主要是以燃料电池产业为基础，通过发展燃料电池的应用与示范，推动氢能源中上游制氢和储氢领域，同时配套建设氢能源的基础设施（加氢站）。1003水电解制氢技术与储能应用---水电解制氢技术碱性水电解制氢(AEC)(AlkalinewaterElectrolysisCell)质子交换膜水电解制氢(PEMEC)(ProtonExchangeMembraneElectrolysisCell)固体氧化物高温水电解制氢（SOEC）（SolidOxideElectrolysisCell）性能参数AECPEMECSOEC电解槽结构隔膜+电解液+金属电极质子交换膜+贵金属及其氧化物陶瓷电解质+稀土氧化物供水方式两极电解液阳极供水阴极供水电解质材料KOH溶液（液）质子交换膜（固）陶瓷电解质（固）电极材料金属合金贵金属稀土金属操作温度（℃）60-9030-80700-900气体纯度（氢气）99.5-99.9%99.99%99.9%系统压强（bar）1-2010-301-10电流密度（A/Cm2）0.25-0.450.1-3.00.3-1.0水电解不同种水电解器的基本参数对比11AECPEMECSOEC优点1.技术成熟2.操作简单3.成本较低4.Mw级电解槽1.高电流密度(0.1-3.0A/cm2)-产气量大2.大范围负载功率(0-120%)-适合可再生能源3.系统快速响应（热启动<10s,冷启<10min）4.气体纯度高(99.99%-99.999%)5.气体输出压力大(1-3Mpa)1.高效率-热电联供2.相对低的电极成本3.电解槽-燃料电池的可逆操作4.气体纯度高5.CO2和H2O的反应缺点1.效率最低2.气体纯度较低3.设备维护费用高4.电解槽体积较大1.Mw级的水电解系统较少；2.没有形成产业化导致制造成本较高；3.需要与可再生能源结合；1.成本较高2.电流密度较低3.产业化成品电解槽较少不同种水电解系统的基本特点对比PEM型号氢气产量（Nm3/h)额定功率(MW)最大压力(Bar)系统能耗(kWh/Nm3)效率-1.47V(%)GinerInc(US)Allagash400240571Hydrogenics（CA）HyLYZER-30003001.5305–5.467–71Siemens（DE）SILYZER2002251.25355.1–5.467–81ITMPower（GB）

1270.720–805.564SISC（CN）200.4304.5-575-8003水电解制氢技术与储能应用---水电解制氢技术1203水电解制氢技术与储能应用---PEM水电解制氢技术2.催化剂：性能（材料、粒径、稳定性）和成本1.质子交换膜：性能（材料、厚度、稳定性）和成本4.多孔集流体：性能（材料、孔隙率、长期稳定性）与成本；3.膜电极：制造（方法与工艺）、电解性能（催化层组成与结构）与长期稳定性；5.流场：性能（材料、流道结构、长期稳定性）与成本；131.电堆的密封问题：气密性气体相互渗透率电堆的组装压力2.电堆的供水及散热问题：供水方式流场与集电器结构c.电堆内部结构3.电堆的耐压问题：

a.等压结构设计b.压差式结构设计电堆需要解决的问题：电堆：由若干电解单体组成03水电解制氢技术与储能应用---PEM水电解制氢技术14一个水电解系统的完整要求：1.结构的模块化和集成化：2.系统的电气化和自动控制：3.系统的安全性以及预警系统；4.大功率电解电源输入；电解系统组成：PEM水电解电堆、循环水泵、水气分离器、气体干燥器、升压装置、阀门与管路组件、恒流电源、控制屏与控制系统、安全系统等部分组成；03水电解制氢技术与储能应用---PEM水电解制氢技术03储能应用-可再生能源与PEM水电解技术15电网匹配问题制氢成本高电能需求大受环境影响水电解制氢技术供电不稳定弃风弃电可再生能源提供所需电能降低制氢成本储能应用实现削峰填谷解决弃风弃电弃水03储能应用-可再生能源与PEM水电解技术16电解效率为80%的条件下，产生1Nm3的氢气需要消耗4.5-5kWh的电量；生产成本80%取决于电费；水电解制氢1：电价1.2RMB/kWh；水电解制氢2：电价0.36RMB/kWh；降低制氢成本PEM水电解技术作为可再生能源-水电解储能体系的优势：1.高电流密度(1.0-3.0A/cm2)、大的负载范围(0-100%)、系统快速响应的特点很适合PEM水电解装置与可再生能源电站相结合；(可再生能源电站）2.由于具有体积小的特点，PEM水电解装置很适合像小型化、轻量化集成化发展；（微电网、分布式电站）03储能应用-可再生能源与PEM水电解制氢的应用模式17分布式家庭（社区）供电系统通讯基站供电系统可再生能源-PEM制氢海岛微电网系统可再生能源-PEM制氢系统区域微电网可再生能源-PEM制氢电站系统可再生能源-制储加氢一体站04研究院氢能源研究方向与产品1804研究院氢能源研究方向与产品19PEM水电解制氢储氢加氢一体机技术指标性能数据型号SISC-PEMA-A-P类型质子交换膜（PEM）水电解制氢、储氢、加氢一体机氢气额定产量≤5Nm3/h（可以根据用户需求定制）氢气纯度99.99%（可配置纯化装置，纯化后99.999%，其中，O2≤2ppm;N2≤12ppm）系统工作压力0-1Mpa系统气体输出压力15-30Mpa（可以根据用户需求定制）电解槽能耗≤4.5kWh/Nm3负载范围0-120%电解电源电压：3x400VAC±3%频率：50Hz±3%电解槽工作温度≤50℃冷却方式水冷（冷水机外置，冷却水温度≤15℃，冷却水流量1.2Nm3/h）环境温度5-40℃设备尺寸总体：1200mm*660mm*1300mm（长*宽*高）设备重量总体：300kg04研究院氢能源研究方向与产品201kW小型燃料电池发电系统项目指标额定功率0to1000W@20°C和101.3kPa输出电流0to21A@48V输出电压45-56VDC±1V电堆效率≧45%系统尺寸

1260mm*760mm*664mm重量240kg工作环境温度0⁰Cto+40⁰C工作相对湿度0to85%通信方式RS485氢气进口压力0.55to0.75bar纯度≧99.995﹪消耗量≦0.78Sm3/kWh流量≧13L/min04研究院氢能源研究方向与产品21性能名称：性能指标：产氢量：2~20Nm3/h氢气纯度：不低于99.99%氧气纯度：不低于99.99%额定电流密度：1.2A/cm2最大电流密度：1.5A/cm2单槽电压：不大于1.9VDC（初始）运行压力：1.0MPa（等压结构）设计寿命：不小于5000hPEM水电解制氢电堆样机04研究院氢能源研发方向与产品22高压氢气瓶截止阀高精度瓶口组合阀高压氢气加注口高压氢气限流阀燃料电池大巴车车载氢系统车用高压氢气瓶口组合阀高压氢气压力传感器燃料电池大巴车移动加氢机70mpa氢气增压泵电磁比例调节阀23性能名称：性能指标：产氢量：＞200Nm3/h氢气纯度：不低于99.99%氧气纯度：不低于99.99%额定电流密度：大于1.2A/cm2最大电流密度：2.0A/cm2单槽电压：不大于1.95VDC（初始）运行压力：1.0MPa/3.0Mpa（等压/压差结构）设计寿命：不小于10000h05未来的发展与展望-MW级PEM水电解制氢装置MW级PEM水电解制氢装置可再生能源-水电解-燃料电池储能发电可再生能源电站MW级PEM水电解制氢装置氢气通过天然气管道构建供氢网络05未来的发展与展望