固定质子交换膜燃料电池中天然气重整制氢

固定质子交换膜燃料电池中天然气重整制氢

一、固定式质子交换膜燃料电池的天然气重整制氢(论文文献综述)

姚若军,高啸天[1](2021)在《氢能产业链及氢能发电利用技术现状及展望》文中研究指明[目的]随着"碳达峰、碳中和"目标的提出和能源改革的日益深入,氢能作为重要的工业原料和能源燃料在近年来得到广泛关注并进入快速发展时期。氢能产业链主要包含氢气的制备、储存、运输、利用等环节,涉及众多产业交叉融合与技术创新,文章旨在梳理氢能产业链现状并分析各节点面临的挑战,为今后的氢能产业发展提供建议。[方法]对现有氢能产业链各节点涉及的技术现状开展调研,分析其面临的问题与挑战,并提出相应建议。[结果]研究发现:虽然我国在氢能产业所涉及的各方面均有一定技术储备及产业布局,但仍然面临较多的技术短板有待突破。其中,碱性电解水技术、高压储氢技术、天然气管道掺氢输送技术等已经初步具备应用条件,适合开展示范项目。而低温液氢技术、质子交换膜制氢和燃料电池技术、固体氧化物制氢和燃料电池技术仍存在部分难题,有待进一步突破。同时,我国的掺氢燃机发展较为落后,与国际先进水平存在较大差异。[结论]因此,氢能作为战略能源,其开发利用有助于促进我国能源与产业的绿色转型,但仍然面临诸多问题,需要合理布局,避免重复建设和低端技术的引进,才能保持氢能产业的又好又快发展。

罗楠[2](2021)在《国际社会氢能发展战略分析》文中认为通过梳理国内外政策、案例,总结了国际社会布局氢能的两个战略出发点,对比了日、美、欧氢能战略选择的异同,基于国际氢能战略的比较分析,提出了我国氢能战略要尽早确定出发点、不能盲目跟风的观点,并建议各地要从资源禀赋出发、不能对灰氢、蓝氢"一刀切"。

宋小云,白子为,张高群,徐桂芝,邓占锋,蔡林海[3](2021)在《适于PEM燃料电池的工业副产氢气纯化技术及其在电网中的应用前景》文中认为质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)氢燃料电池可提供灵活可控的清洁电力,用于并网发电可提高电网调峰能力。燃料电池运行需消耗高纯度氢气,工业副产氢气纯化的制氢方式相比于其他制氢方式具有价廉环保的优势,在电网大规模应用中前景广阔。综述了目前中国主要的工业副产氢气来源及其市场容量,并分析了各类工业副产氢气的杂质特点。对照PEM燃料电池对原料气的纯度要求及各类杂质对燃料电池性能的影响,综述了几种适于PEM燃料电池的副产氢气纯化技术及应用现状。最后,对工业副产氢气纯化后作为PEM燃料电池原料气的经济性进行了分析,并在与其他制氢方式对比的基础上,展望了其在电网大规模应用的前景。

殷伊琳[4](2021)在《我国氢能产业发展现状及展望》文中研究说明作为未来绿色可持续发展的新型能源,氢能在全球范围内已经得到了很广泛的应用,并且作为各国能源转型的重要角色纳入到国家整体发展战略当中。阐述了氢能产业上、中、下游的整体形势,及其在燃料电池领域的应用情况,总结了目前一些发达国家氢能产业发展情况,针对我国目前情况下未来氢能的发展提出展望。

朱明原,刘文博,刘杨,齐财,李瑛,李文献,张久俊[5](2021)在《氢能与燃料电池关键科学技术:挑战与前景》文中认为氢能是可持续的二次清洁能源,产业链主要包括氢气的制取、储存、运输和应用等环节.燃料电池是氢能利用的主要方式,处于产业链的核心地位.以氢能产业链为主线,围绕氢能燃料电池产业化进展,对制氢、储氢、加氢站、氢能燃料电池电堆及关键材料,以及车用燃料电池系统关键部件的技术特征、产业化进展、发展现状及存在的挑战进行了概述,尤其对中国燃料电池产业链的发展现状进行了重点介绍.为了加速氢能与燃料电池真正意义上的产业化,还提出了几点需要克服挑战的研发方向.

张雨檬[6](2021)在《可逆固体氧化物燃料电池-储能系统概念设计与应用场景识别》文中进行了进一步梳理为了解决化石能源短缺以及全球气候变暖问题,我国可再生能源发电占比不断提高。然而,可再生能源发电受自然条件影响具有不确定性、间歇性,导致电力供需不平衡,对电网安全运行带来挑战。储能系统作为能量的载体能够在电力过剩时储存电能,在电力短缺时释放电能,是解决大规模可再生能源并网问题的关键技术。固体氧化物燃料电池将氢气、甲烷、甲醇、氨、合成气等燃料化学能高效转化为电能,同时固体氧化物燃料电池还可以逆向运行在电解模式将可再生能源电能转化为燃料化学能,平抑可再生能源波动且实现电力、交通、化工产业融合。可逆固体氧化物燃料电池技术路径丰富、应用场景多变,作为大规模储能有长远发展前景。本文的研究目标为实现可逆固体氧化物燃料电池储能系统概念设计与应用场景最佳匹配及评估。储能系统性能参数、容量及运行策略优化需要考虑电池内部化学反应机理、传热传质及系统热质匹配集成且与应用需求相互耦合。同时市场价格波动及技术发展使得储能系统应用的边界条件复杂多变,导致储能系统优化配置不能以单一情景结果代表。可逆固体氧化物燃料电池储能系统的系统-应用场景-边界条件多尺度强关联特性导致目前该系统可行技术路径及应用场景尚不明确。本文提出可逆固体氧化物燃料电池储能系统概念设计与应用场景序贯优化方法解耦系统、应用场景、边界条件三个尺度,实现系统与应用场景最佳匹配及经济性评估。序贯优化方法首先开展可逆固体氧化物燃料电池储能系统概念设计,考虑电化学、热化学、传热、传质及系统多热质匹配集成建立储能电厂模型,构建包含多种技术路径及多个电厂优化设计的普适性储能系统设计库。然后,针对具体应用场景基于机组组合方法开展设计选择、设计定容与运行策略优化从而实现设计与需求的最佳匹配。最后,提取并表征应用场景多重不确定性,采用全局敏感性分析方法研究多重不确定性组合下储能系统与应用的匹配并进行经济性评估。本文采用序贯优化方法开展了可逆固体氧化物燃料电池储能系统在就地储能、调峰两种场景的应用。在就地储能应用中,开展基于可逆固体氧化物燃料电池的发电、储能双模式电厂就地储能研究。针对不同储能介质的双模式电厂采用多时间系统设计优化方法建立普适性双模式电厂设计库,研究与可再生能源耦合时双模式电厂模式切换及介质就地储存对系统与应用匹配及经济性的影响。进一步拓展双模式电厂系统设计,提出了能够依据调峰需求实现发电、储能、孤立切换的三模式电厂,设计考虑发电模式效率、储能模式效率、电厂成本的多目标优化,采用序贯优化方法评估生物质供应链、多电厂联合运行对系统经济性的影响。最后,考虑上述储能系统概念设计与应用匹配中的不确定性提出储能系统容量鲁棒优化方法。首先深入挖掘影响储能系统配置的不确定因素,主要分为可逆固体氧化物燃料电池热力学参数、市场价格、储能需求三个方面,针对不确定因素特征选择不确定参数量化方法。然后基于不确定参数量化建立可逆固体氧化物燃料电池储能系统容量配置鲁棒优化模型。最后根据全局敏感性分析方法对不确定参数重要度排序,指出影响可逆固体氧化物燃料电池储能系统商业化应用的关键因素。本文提出了实现可逆固体氧化物燃料电池储能系统与应用场景最佳匹配的序贯优化方法。评估了双模式就地储能电厂、三模式调峰电厂的经济性,并指出影响其经济性的关键因素,有助于推动固体氧化物燃料电池走向商业化应用。

翟俊香,何广利,刘聪敏,许壮,田中辉[7](2021)在《质子交换膜燃料电池分布式发电设备应用研究综述》文中认为质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)分布式发电技术具有高效、环保、可靠和响应迅速的特性,是未来分布式发电设备的选择之一,可以应用到住宅、通讯基站和化工园区等场合。首先,介绍了质子交换膜燃料电池热电联产、备用电源和大型固定电站3种应用模式,详述了各个应用模式的结构组成、技术参数以及销量分布。其次,通过典型案例分析,总结了燃料电池分布式发电设备实际运行情况、故障原因;同时,从经济性角度进行了总结分析。最后,分析了我国质子交换膜燃料电池分布式发电设备的应用前景,并总结提出了未来研究的努力方向。分析认为,随着PEMFC技术的不断成熟和成本的下降,工业园区内PEMFC固定发电是一个切合国内实际情况的应用模式。

童韩杨[8](2021)在《加氢加气合建站模式的研究》文中研究指明由于油价持续低迷及私家车改气积极性降低等因素,加气站销售量日益萎缩,发展加氢加气合建站模式不但可以充分利用现有土地资源,还可以拓展加气站的业务范围,增加收入;同时由于加氢和加气业务可以采用同一班人马,减少人工费用的支出,降低加氢站的运营成本。从发展现状、建设模式、设计标准、等级划分和发展趋势几方面对加氢加气合建站的模式进行研究,旨在为加氢加气合建站的建设提供参考依据。

李佩佩,薛方明,苏靖程,张宇龙[9](2021)在《关于电力企业发展氢能产业的建议》文中认为发展氢能业务已成为国内外能源公司清洁低碳发展的共识。通过分析发现,以可再生能源电力电解制氢为核心的电转气模式和以燃料电池发电为核心的气转电模式,是国内外电力企业在氢能产业上布局的重点。电解水制氢技术是电转气系统的关键,目前电解水制氢的平均投资成本和氢气成本明显高于传统的甲烷重整制氢和煤制氢,随着技术的进步、可再生能源发电成本的下将和电转气装机规模的增加,电转气的成本将会持续下降。以氢气或掺氢天然气为原料的气转电模式涉及内燃机、氢燃料电池、燃气轮机等技术。纯氢内燃机技术尚处于研发或早期示范阶段,相较而言,燃用氢气与其他燃料的混合燃料和氢燃料电池更为实际。氢燃料电池目前处于商业化初期阶段,在其三个主要商用市场中,交通运输市场成熟度最高,固定市场次之,便携市场普及化程度最低。目前氢燃料电池的造价还偏高,随着技术的突破和生产规模的扩大,氢燃料电池市场必将实现规模化发展。电力企业要密切跟踪国内外技术发展动态和相关政策法规,积极开展氢能产业战略研究;加强氢能相关技术研发,为氢能项目推广打下坚实的科研基础;着力推动示范应用,逐步形成项目示范、应用推广和科研服务三位一体的"能源转型实验室"。

严文锐,张劲,王海宁,卢善富,相艳[10](2021)在《重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池研究进展与展望》文中研究指明甲醇作为一种安全便捷的液态储氢燃料,具有高含氢量以及高体积能量密度,可经重整为富氢气后与燃料电池系统集成为重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池,从而高效地将甲醇和氧气的化学能转变为电能。本文针对重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池的不同类型(外置重整型和内置重整型),分别对其系统集成的实现与发展进行了总结,并介绍了其现阶段在军用和民用方面的应用情况,同时指出了技术研究与应用存在的瓶颈,并对未来的研究方向进行了展望。未来提升重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池性能的努力在于开发低温工作的高效甲醇重整催化剂,以及高温稳定运行的聚合物电解质膜和非贵金属材料等燃料电池关键材料。

二、固定式质子交换膜燃料电池的天然气重整制氢(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、固定式质子交换膜燃料电池的天然气重整制氢(论文提纲范文)

(1)氢能产业链及氢能发电利用技术现状及展望(论文提纲范文)

1 氢气的制备
    1.1 碱性电解水技术
    1.2 质子交换膜电解水技术
    1.3 固体氧化物电解水技术
2 氢气的储运
    2.1 高压气态储运
    2.2 低温液态储运
    2.3 天然气掺氢输送技术
3 氢能的利用
    3.1 掺氢燃机
    3.2 燃料电池
        3.2.1 质子交换膜燃料电池
        3.2.2 固体氧化物燃料电池
4 存在的问题及应对建议
    4.1 核心技术和关键材料的开发
    4.2 氢能产业链节点较多,布局分散
    4.3 绿氢的来源及价格
5 结论

(2)国际社会氢能发展战略分析(论文提纲范文)

0 引言
1 国际社会布局氢能的战略出发点
    1.1 从能源资源角度出发
    1.2 从汽车产业角度出发
2 国际社会布局氢能的战略选择
    2.1 日本:立足于打破资源禀赋约束,着力构建多元化的氢能供给体系
    2.2 美国:立足于推动氢能经济,固定式电池和重卡领域发展领先
    2.3 欧盟:立足于实现低碳发展,大力发展可再生能源制氢
3 结论
    1)不同的战略目标对产业的引导作用大相径庭,应尽早定下战略基调
    2)在要素无法自由流动的能源市场,应从资源禀赋实际出发,不能对灰氢、蓝氢“一刀切”

(3)适于PEM燃料电池的工业副产氢气纯化技术及其在电网中的应用前景(论文提纲范文)

0 引言
1 工业副产氢气在氢能总体发展中的定位
2 工业副产氢气的来源及市场容量
    2.1 氯碱工业副产氢气
    2.2 丙烷脱氢制丙烯副产氢气
    2.3 乙烷裂解制乙烯副产氢气
    2.4 焦炉炼焦工业副产氢
3 适于质子交换膜燃料电池的工业副产氢气纯化技术及应用现状
    3.1 低温液化提纯氢气技术
    3.2 膜分离提纯氢气技术
    3.3 变压吸附(PSA)提纯氢气技术
4 适于质子交换膜燃料电池的工业副产氢气纯化技术经济性分析
    4.1 化石能源制氢
    4.2 电解水制氢
    4.3 副产氢气纯化
5 工业副产氢在电网中的应用前景
6 结论与展望

(4)我国氢能产业发展现状及展望(论文提纲范文)

1 氢能产业链上、中、下游发展现状
    1.1 制氢技术
    1.2 储运
        1.2.1 储存
        1.2.2 运输
    1.3 加氢站
2 燃料电池
    2.1 燃料电池种类
    2.2 燃料电池的应用
3 国内外氢能源产业发展概况
    3.1 中国
    3.2 美国
    3.3 德国
    3.4 日本
4 中国未来氢能发展建议

(5)氢能与燃料电池关键科学技术:挑战与前景(论文提纲范文)

1氢能与燃料电池应用的意义
2氢能与燃料电池产业链现状
    2.1 上游:氢气制备、储运及供给使用
        2.1.1 氢气制备
        (1)化石能源重整制氢.
        (2)工业副产氢气的回收提纯利用.
        (3)电解水制氢.
        (4)太阳能制氢(包括光催化和光热解制氢).
        2.1.2 氢气储运
        (1)高压气态储氢.
        (2)低温液态储氢.
        (3)固态储氢.
        (4)有机液体储氢.
        2.1.3 加氢站
    2.2 中游:氢能燃料电池系统(以质子交换膜燃料电池为例)
        2.2.1 电堆
        (1)膜电极(MEA).
        (2)催化剂.
        (3)质子交换膜(PEM).
        (4)气体扩散层.
        (5)双极板.
        2.2.2 辅助系统
        (1)空气压缩机.
        (2)燃料供给系统.
    2.3 下游:氢能燃料电池的应用
        2.3.1 固定式领域
        2.3.2 运输式领域
        2.3.3 便携式领域
3中国氢能燃料电池技术及政策扶持
    3.1自主知识产权的核心技术
    3.2 电池系统的可靠性、功率密度及寿命
    3.3 加氢站的核心技术
    3.4 政策引导、技术标准及检测体系
4结束语

(6)可逆固体氧化物燃料电池-储能系统概念设计与应用场景识别(论文提纲范文)

摘要
Abstract
主要符号对照表
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 储能系统
        1.2.1 储能系统介绍
        1.2.2 物理储能
        1.2.3 电化学储能
        1.2.4 电磁储能
        1.2.5 基于氢气及其衍生物的化学储能
    1.3 SOFC与储能技术
        1.3.1 SOFC原理及发展
        1.3.2 SOFC应用研究
        1.3.3 应用研究中的主要问题
    1.4 论文主要研究内容
第2章 RSOC电厂概念设计与应用场景识别方法
    2.1 引言
    2.2 RSOC电厂概念设计与应用序贯优化方法
        2.2.1 基于固体氧化物电解槽的电制气系统概念设计方法
        2.2.2 机组组合问题
    2.3 储能系统容量鲁棒优化
        2.3.1 不确定参数量化方法
        2.3.2 敏感性分析方法
    2.4 本章小结
第3章 RSOC电厂就地储能
    3.1 引言
    3.2 双模式RSOC电厂概念与系统边界
    3.3 RSOC电厂概念设计与应用序贯优化方法
    3.4 RSOC电厂概念设计方法
        3.4.1 约束条件
        3.4.2 目标函数
        3.4.3 模型及决策变量
        3.4.4 RSOC电厂设计库
    3.5 机组组合
        3.5.1 目标函数
        3.5.2 约束条件
    3.6 案例分析
        3.6.1 案例介绍
        3.6.2 经济性评估中的参数假设
        3.6.3 RSOC电厂设计预选
        3.6.4 案例优化结果
    3.7 本章小结
第4章 RSOC电厂调峰
    4.1 引言
    4.2 三模式调峰电厂概念与系统边界
        4.2.1 三模式调峰电厂概念
        4.2.2 系统边界
        4.2.3 技术选择
    4.3 三模式电厂设计与应用序贯优化方法
    4.4 三模式电厂概念设计方法
        4.4.1 约束条件和主要性能指标
        4.4.2 模型假设
        4.4.3 目标函数与决策变量
        4.4.4 三模式电厂设计库
    4.5 机组组合
        4.5.1 目标函数
        4.5.2 约束条件
    4.6 案例分析
        4.6.1 案例介绍
        4.6.2 电网调峰需求
        4.6.3 生物质资源评估
        4.6.4 三模式电厂设计预选
        4.6.5 模型假设
        4.6.6 优化结果
    4.7 本章小结
第5章 储能系统配置鲁棒优化
    5.1 引言
    5.2 就地储能系统配置优化模型
    5.3 不确定参数量化
        5.3.1 风电出力与预测误差不确定性量化
        5.3.2 不确定参数区间
    5.4 就地储能系统容量鲁棒优化模型
    5.5 案例分析
        5.5.1 案例介绍
        5.5.2 RSOC就地储能系统
        5.5.3 燃料电池-电解槽就地储能系统
        5.5.4 锂电池就地储能
        5.5.5 三种就地储能技术对比
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 主要研究成果
    6.2 本文的主要创新点
    6.3 后续工作展望
参考文献
攻读博士期间发表的论文及其他成果
攻读博士期间参加的科研工作
致谢
作者简介

(7)质子交换膜燃料电池分布式发电设备应用研究综述(论文提纲范文)

1.引言
2.热电联产设备
    2.1.日本热电联产
    2.2.欧洲热电联产
    2.3.经济性分析
3.备用电源
    3.1.通信基站辅助电源
    3.2.建筑/数据中心备用电源
    3.3.消防/应急站点等独立电源
4.固定发电站
    4.1.1 MW级PEMFC项目
    4.2.世界首套2MW的PEMFC电站
5.我国质子交换膜燃料电池分布式发电技术应用现状及发展趋势
    5.1.我国质子交换膜燃料电池分布式发电设备应用现状
    5.2.我国质子交换膜燃料电池分布式发电设备发展趋势
6.结语

(8)加氢加气合建站模式的研究(论文提纲范文)

引言
1 加氢加气合建站的发展现状
2 加氢加气合建站模式
3 加氢加气合建站设计的参考标准规范
4 加氢加气合建站的等级划分
5加氢加气站合建站的发展趋势指标推导出的辨别指标。
6结语

(9)关于电力企业发展氢能产业的建议(论文提纲范文)

1 前言
2 大型电力企业氢能布局简析
    2.1 国外大型电力企业氢能相关布局简析
    2.2 国内大型电力公司氢能相关布局
3 氢能在电力系统中的两种不同角色
    3.1 电转气模式
    3.2 以H2或HCNG为原料的气转电模式
4 思考及建议

(10)重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池研究进展与展望(论文提纲范文)

1 外置重整甲醇燃料电池(ERMFC)
    1.1 基本原理
    1.2 甲醇重整器与高温燃料电池电堆的耦合
    1.3 外置重整甲醇燃料电池系统的集成
2 内置重整甲醇燃料电池(IRMFC)
    2.1 基本原理
    2.2 内置重整甲醇燃料电池的器件结构与性能
        2.2.1 温度对内置重整甲醇燃料电池性能的影响及应对策略
        2.2.2 IRMFC器件结构设计
    2.3 内置重整甲醇燃料电池系统的构建
3 结语与展望

四、固定式质子交换膜燃料电池的天然气重整制氢(论文参考文献)

  • [1]氢能产业链及氢能发电利用技术现状及展望[J]. 姚若军,高啸天. 南方能源建设, 2021(04)
  • [2]国际社会氢能发展战略分析[J]. 罗楠. 上海节能, 2021(10)
  • [3]适于PEM燃料电池的工业副产氢气纯化技术及其在电网中的应用前景[J]. 宋小云,白子为,张高群,徐桂芝,邓占锋,蔡林海. 全球能源互联网, 2021(05)
  • [4]我国氢能产业发展现状及展望[J]. 殷伊琳. 化学工业与工程, 2021(04)
  • [5]氢能与燃料电池关键科学技术:挑战与前景[J]. 朱明原,刘文博,刘杨,齐财,李瑛,李文献,张久俊. 上海大学学报(自然科学版), 2021(03)
  • [6]可逆固体氧化物燃料电池-储能系统概念设计与应用场景识别[D]. 张雨檬. 华北电力大学(北京), 2021(01)
  • [7]质子交换膜燃料电池分布式发电设备应用研究综述[A]. 翟俊香,何广利,刘聪敏,许壮,田中辉. 2021第五届能源;环境与自然资源国际会议论文集, 2021
  • [8]加氢加气合建站模式的研究[J]. 童韩杨. 节能, 2021(05)
  • [9]关于电力企业发展氢能产业的建议[J]. 李佩佩,薛方明,苏靖程,张宇龙. 中外能源, 2021(02)
  • [10]重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池研究进展与展望[J]. 严文锐,张劲,王海宁,卢善富,相艳. 化工进展, 2021(06)

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固定质子交换膜燃料电池中天然气重整制氢
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