航天科技與氫能源應用產品研發(fā)-副本

深圳市綠航星際太空科技研究院航天科技與氫能源應用產品研發(fā)CONTENTS02010304航天環(huán)控生保技術未來的發(fā)展與展望氫能源的發(fā)展研究院氫能研發(fā)方向和產品介紹05水電解制氫技術與儲能應用01航天環(huán)控生保技術環(huán)控生保系統(tǒng)如何讓航天員健康高效工作如何讓航天員活下來環(huán)境控制應急生保生命保障環(huán)境濕度氧氣濃度二氧化碳濃度環(huán)境溫度食品、水供應、睡眠廢物回收與管理座艙壓力應急防護滅火與后處理應急著陸保障無人航天器根本區(qū)別：環(huán)控生保載人航天器載人航天首要任務401航天環(huán)控生保技術維持航天員生命的物質，如氧氣、水、食品和二氧化碳吸收劑等全部從地面攜帶；它需要從地面發(fā)射大量消耗品升空，故只適合于短期載人航天飛行。非再生式環(huán)控生保系統(tǒng)物化再生式環(huán)控生保系統(tǒng)受控生態(tài)生保系統(tǒng)第一代環(huán)控生保技術第二代環(huán)控生保技術第三代環(huán)控生保技術短期飛行航天器中長期飛行空間站月球（火星）基地501航天環(huán)控生保技術水處理技術技術特征固體聚合物電解制氧技術高性能、長壽命膜電極復極性電池及電池組的結構設計高純水控制技術副產氫氣技術特征電解制氧技術

熱電集成低溫膜蒸發(fā)尿處理技術吸附和催化氧化水后處理技術反滲透技術二氧化碳去除技術

固態(tài)胺水蒸氣解吸技術Sabatier還原技術固態(tài)胺材料長時間吸收、解吸的穩(wěn)定性壽命、抗污染的釕催化劑高效、安全的反應器技術特征電解制氧技術第二代環(huán)控生保技術水601航天環(huán)控生保技術30kW高壓水電解器30kW/5MPa電解制氧（氫）裝置樣機

臨近空間20kW再生燃料電池系統(tǒng)地面樣機

２kW水電解器

小型2kW電解制氧（氫）裝置

PEM水電解制氧（氫）電解槽與系統(tǒng)02氫能源的發(fā)展---能源體系發(fā)展趨勢7由化石能源體系向綠色低碳能源體系轉換煤炭石油天然氣可再生能源26.7%氫能源國家能源安全零排放無污染帶動實業(yè)發(fā)展02氫能源的發(fā)展---氫氣的生產與利用8價格目前較高，電價合理的情況下很有競爭力；零污染，零碳排放；氫氣純度高（無需純化）；氫氣灰氫藍氫綠氫早期階段煤化工制氫，天然氣制氫等工業(yè)副產氫，產生環(huán)境污染和大量的碳排放。中期過度階段碳基能源制取輔之以二氧化碳捕捉、利用與封存。最終目標可再生能源、核電水電解制取，實現(xiàn)全過程100%綠色，為終端部門深度脫碳奠定基礎。02氫能源的發(fā)展---中國氫能發(fā)展趨勢9氫能產業(yè)形勢氫能的產業(yè)路線中國氫能源發(fā)展路線主要是以燃料電池產業(yè)為基礎，通過發(fā)展燃料電池的應用與示范，推動氫能源中上游制氫和儲氫領域，同時配套建設氫能源的基礎設施（加氫站）。1003水電解制氫技術與儲能應用---水電解制氫技術堿性水電解制氫(AEC)(AlkalinewaterElectrolysisCell)質子交換膜水電解制氫(PEMEC)(ProtonExchangeMembraneElectrolysisCell)固體氧化物高溫水電解制氫（SOEC）（SolidOxideElectrolysisCell）性能參數AECPEMECSOEC電解槽結構隔膜+電解液+金屬電極質子交換膜+貴金屬及其氧化物陶瓷電解質+稀土氧化物供水方式兩極電解液陽極供水陰極供水電解質材料KOH溶液（液）質子交換膜（固）陶瓷電解質（固）電極材料金屬合金貴金屬稀土金屬操作溫度（℃）60-9030-80700-900氣體純度（氫氣）99.5-99.9%99.99%99.9%系統(tǒng)壓強（bar）1-2010-301-10電流密度（A/Cm2）0.25-0.450.1-3.00.3-1.0水電解不同種水電解器的基本參數對比11AECPEMECSOEC優(yōu)點1.技術成熟2.操作簡單3.成本較低4.Mw級電解槽1.高電流密度(0.1-3.0A/cm2)-產氣量大2.大范圍負載功率(0-120%)-適合可再生能源3.系統(tǒng)快速響應（熱啟動<10s,冷啟<10min）4.氣體純度高(99.99%-99.999%)5.氣體輸出壓力大(1-3Mpa)1.高效率-熱電聯(lián)供2.相對低的電極成本3.電解槽-燃料電池的可逆操作4.氣體純度高5.CO2和H2O的反應缺點1.效率最低2.氣體純度較低3.設備維護費用高4.電解槽體積較大1.Mw級的水電解系統(tǒng)較少；2.沒有形成產業(yè)化導致制造成本較高；3.需要與可再生能源結合；1.成本較高2.電流密度較低3.產業(yè)化成品電解槽較少不同種水電解系統(tǒng)的基本特點對比PEM型號氫氣產量（Nm3/h)額定功率(MW)最大壓力(Bar)系統(tǒng)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水電解制氫技術與儲能應用---水電解制氫技術1203水電解制氫技術與儲能應用---PEM水電解制氫技術2.催化劑：性能（材料、粒徑、穩(wěn)定性）和成本1.質子交換膜：性能（材料、厚度、穩(wěn)定性）和成本4.多孔集流體：性能（材料、孔隙率、長期穩(wěn)定性）與成本；3.膜電極：制造（方法與工藝）、電解性能（催化層組成與結構）與長期穩(wěn)定性；5.流場：性能（材料、流道結構、長期穩(wěn)定性）與成本；131.電堆的密封問題：氣密性氣體相互滲透率電堆的組裝壓力2.電堆的供水及散熱問題：供水方式流場與集電器結構c.電堆內部結構3.電堆的耐壓問題：

a.等壓結構設計b.壓差式結構設計電堆需要解決的問題：電堆：由若干電解單體組成03水電解制氫技術與儲能應用---PEM水電解制氫技術14一個水電解系統(tǒng)的完整要求：1.結構的模塊化和集成化：2.系統(tǒng)的電氣化和自動控制：3.系統(tǒng)的安全性以及預警系統(tǒng)；4.大功率電解電源輸入；電解系統(tǒng)組成：PEM水電解電堆、循環(huán)水泵、水氣分離器、氣體干燥器、升壓裝置、閥門與管路組件、恒流電源、控制屏與控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等部分組成；03水電解制氫技術與儲能應用---PEM水電解制氫技術03儲能應用-可再生能源與PEM水電解技術15電網匹配問題制氫成本高電能需求大受環(huán)境影響水電解制氫技術供電不穩(wěn)定棄風棄電可再生能源提供所需電能降低制氫成本儲能應用實現(xiàn)削峰填谷解決棄風棄電棄水03儲能應用-可再生能源與PEM水電解技術16電解效率為80%的條件下，產生1Nm3的氫氣需要消耗4.5-5kWh的電量；生產成本80%取決于電費；水電解制氫1：電價1.2RMB/kWh；水電解制氫2：電價0.36RMB/kWh；降低制氫成本PEM水電解技術作為可再生能源-水電解儲能體系的優(yōu)勢：1.高電流密度(1.0-3.0A/cm2)、大的負載范圍(0-100%)、系統(tǒng)快速響應的特點很適合PEM水電解裝置與可再生能源電站相結合；(可再生能源電站）2.由于具有體積小的特點，PEM水電解裝置很適合像小型化、輕量化集成化發(fā)展；（微電網、分布式電站）03儲能應用-可再生能源與PEM水電解制氫的應用模式17分布式家庭（社區(qū)）供電系統(tǒng)通訊基站供電系統(tǒng)可再生能源-PEM制氫海島微電網系統(tǒng)可再生能源-PEM制氫系統(tǒng)區(qū)域微電網可再生能源-PEM制氫電站系統(tǒng)可再生能源-制儲加氫一體站04研究院氫能源研究方向與產品1804研究院氫能源研究方向與產品19PEM水電解制氫儲氫加氫一體機技術指標性能數據型號SISC-PEMA-A-P類型質子交換膜（PEM）水電解制氫、儲氫、加氫一體機氫氣額定產量≤5Nm3/h（可以根據用戶需求定制）氫氣純度99.99%（可配置純化裝置，純化后99.999%，其中，O2≤2ppm;N2≤12ppm）系統(tǒng)工作壓力0-1Mpa系統(tǒng)氣體輸出壓力15-30Mpa（可以根據用戶需求定制）電解槽能耗≤4.5kWh/Nm3負載范圍0-120%電解電源電壓：3x400VAC±3%頻率：50Hz±3%電解槽工作溫度≤50℃冷卻方式水冷（冷水機外置，冷卻水溫度≤15℃，冷卻水流量1.2Nm3/h）環(huán)境溫度5-40℃設備尺寸總體：1200mm*660mm*1300mm（長*寬*高）設備重量總體：300kg04研究院氫能源研究方向與產品201kW小型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)項目指標額定功率0to1000W@20°C和101.3kPa輸出電流0to21A@48V輸出電壓45-56VDC±1V電堆效率≧45%系統(tǒng)尺寸

1260mm*760mm*664mm重量240kg工作環(huán)境溫度0?Cto+40?C工作相對濕度0to85%通信方式RS485氫氣進口壓力0.55to0.75bar純度≧99.995﹪消耗量≦0.78Sm3/kWh流量≧13L/min04研究院氫能源研究方向與產品21性能名稱：性能指標：產氫量：2~20Nm3/h氫氣純度：不低于99.99%氧氣純度：不低于99.99%額定電流密度：1.2A/cm2最大電流密度：1.5A/cm2單槽電壓：不大于1.9VDC（初始）運行壓力：1.0MPa（等壓結構）設計壽命：不小于5000hPEM水電解制氫電堆樣機04研究院氫能源研發(fā)方向與產品22高壓氫氣瓶截止閥高精度瓶口組合閥高壓氫氣加注口高壓氫氣限流閥燃料電池大巴車車載氫系統(tǒng)車用高壓氫氣瓶口組合閥高壓氫氣壓力傳感器燃料電池大巴車移動加氫機70mpa氫氣增壓泵電磁比例調節(jié)閥23性能名稱：性能指標：產氫量：＞200Nm3/h氫氣純度：不低于99.99%氧氣純度：不低于99.99%額定電流密度：大于1.2A/cm2最大電流密度：2.0A/cm2單槽電壓：不大于1.95VDC（初始）運行壓力：1.0MPa/3.0Mpa（等壓/壓差結構）設計壽命：不小于10000h05未來的發(fā)展與展望-MW級PEM水電解制氫裝置MW級PEM水電解制氫裝置可再生能源-水電解-燃料電池儲能發(fā)電可再生能源電站MW級PEM水電解制氫裝置氫氣通過天然氣管道構建供氫網絡05未來的發(fā)展與展望