綠色氫能交通---燃料電池汽車中新型制氫系統(tǒng)和余熱利用裝置的設(shè)計(jì)

1、浙浙 江江 大大 學(xué)學(xué)熱熱 能能 工工 程程 研研 究究 所所1234浙浙 江江 大大 學(xué)學(xué)熱熱 能能 工工 程程 研研 究究 所所1234浙浙 江江 大大 學(xué)學(xué)熱熱 能能 工工 程程 研研 究究 所所1.氫能及其應(yīng)用系統(tǒng)背景氫能及其應(yīng)用系統(tǒng)背景p常規(guī)化石能源使用過程排放的溫室氣常規(guī)化石能源使用過程排放的溫室氣體特別是二氧化碳是造成氣候變化的最體特別是二氧化碳是造成氣候變化的最主要原因主要原因p新能源技術(shù)作為源頭控制的無碳技術(shù)新能源技術(shù)作為源頭控制的無碳技術(shù)逐漸受到全世界的關(guān)注逐漸受到全世界的關(guān)注p氫能氫能是新能源中最受關(guān)注之一，各種是新能源中最受關(guān)注之一，各種制氫制氫技術(shù)得到了長足的發(fā)展技術(shù)

2、得到了長足的發(fā)展浙浙 江江 大大 學(xué)學(xué)熱熱 能能 工工 程程 研研 究究 所所1.氫能及其應(yīng)用系統(tǒng)背景氫能及其應(yīng)用系統(tǒng)背景熱化學(xué)硫碘循環(huán)水解制氫熱化學(xué)硫碘循環(huán)水解制氫 I2 + SO2 + 2H2O H2SO4 + 2HI H2SO4 SO2 + H2O + 1/2O2(1) 2HI I2 + H2利用熱能通過若干個(gè)相利用熱能通過若干個(gè)相關(guān)聯(lián)的化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)的化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)H2O分解分解降低系統(tǒng)最高溫度、能降低系統(tǒng)最高溫度、能匹配更多的熱源、提高熱轉(zhuǎn)換效匹配更多的熱源、提高熱轉(zhuǎn)換效率以及易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用率以及易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用浙浙 江江 大大 學(xué)學(xué)熱熱 能能 工工 程程 研研 究究 所所12

3、345浙浙 江江 大大 學(xué)學(xué)熱熱 能能 工工 程程 研研 究究 所所2.制氫系統(tǒng)制氫系統(tǒng)系統(tǒng)流程計(jì)算系統(tǒng)流程計(jì)算熱化學(xué)硫碘閉路循環(huán)優(yōu)化設(shè)計(jì)與模擬熱化學(xué)硫碘閉路循環(huán)優(yōu)化設(shè)計(jì)與模擬浙浙 江江 大大 學(xué)學(xué)熱熱 能能 工工 程程 研研 究究 所所本生反應(yīng)系統(tǒng)HI精餾和分解/分離系統(tǒng)H2SO4濃縮/分解系統(tǒng)主要主要設(shè)備設(shè)備本生反應(yīng)器液液分離裝置本生逆反應(yīng)反應(yīng)器精餾塔分解反應(yīng)器分離器純化反應(yīng)器精餾塔分解反應(yīng)器參數(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 本生反應(yīng)設(shè)計(jì)溫度T=358K，壓力P=0.1MPa。 不考慮副反應(yīng) 本生反應(yīng)物經(jīng)液液分離裝置分層為碘化氫相和硫酸相 純化反應(yīng)中雜質(zhì)酸轉(zhuǎn)化率為1 分解壓力等于精餾塔壓力 分解溫度723

4、K 雜質(zhì)酸轉(zhuǎn)化率為1 精餾塔釜濃硫酸濃度92.5%硫碘閉路循環(huán)優(yōu)化設(shè)計(jì)與模擬硫碘閉路循環(huán)優(yōu)化設(shè)計(jì)與模擬浙浙 江江 大大 學(xué)學(xué)熱熱 能能 工工 程程 研研 究究 所所p 系統(tǒng)熱效率的基本定義是有效能與消耗能量之比。p 對于本文硫碘循環(huán)系統(tǒng)，整個(gè)熱效率計(jì)算分為兩種情況：第一種情況是不計(jì)廢熱發(fā)電的系統(tǒng)熱效率1，第二種情況是計(jì)算廢熱發(fā)電的系統(tǒng)熱效率2。p 效率計(jì)算式中，n是系統(tǒng)產(chǎn)氫量0.348mol/s，是氫氣的高位發(fā)熱量285.5KJ/mol-H2；分母為硫碘循環(huán)系統(tǒng)消耗的熱能總和，Eheat表示所需外源熱量，Qelec表示電網(wǎng)用電的折算熱能量 ， Welec表示廢熱發(fā)電量。2,1100% HHHV

5、heatelecnHEQ2,2100% HHHVheatelecelecnHEQW效效 率率HH2，HHV/kJEheat/kJQelec/kJWelec/kJ/%1285.5141.9543.18068.462285.5141.9543.1811.0675.17熱化學(xué)硫碘閉路循環(huán)熱化學(xué)硫碘閉路循環(huán)-系統(tǒng)熱效率系統(tǒng)熱效率浙浙 江江 大大 學(xué)學(xué)熱熱 能能 工工 程程 研研 究究 所所3.制氫系統(tǒng)制氫系統(tǒng)預(yù)期目標(biāo)預(yù)期目標(biāo)開發(fā)利用可再生能源供熱的硫碘熱化學(xué)循環(huán)水解制氫系統(tǒng)，完成實(shí)驗(yàn)室500L/h小試試驗(yàn)系統(tǒng)和5000L/h中試試驗(yàn)系統(tǒng)，經(jīng)氫氣壓縮機(jī)注入高壓氫氣儲(chǔ)罐，通過氫氣加注機(jī)提供給終端用戶使用，最終形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大規(guī)模制氫、儲(chǔ)氫及加氫系統(tǒng)。浙浙 江江 大大 學(xué)學(xué)熱熱 能能 工工 程程 研研 究究 所所1234浙浙 江江 大大 學(xué)學(xué)熱熱 能能 工工 程程 研研 究究 所所浙浙 江江 大大 學(xué)學(xué)熱熱