绿色氢能交通---燃料电池汽车中新型制氢系统和余热利用装置的设计
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9
3.18 3.18
0 11.06
68.46 75.17
浙 江 大 学
热能工程研究所
3.制氢系统—预期目标
开发利用可再生能源供热的硫碘热化学循环水解制氢系统， 完成实验室 500L/h 小试试验系统和 5000L/h 中试试验系统，经 氢气压缩机注入高压氢气储罐，通过氢气加注机提供给终端 用户使用，最终形成具有自主知识产权的大规模制氢、储氢 及加氢系统。
13
热能工程研究所
浙 江 大 学
14
热能工程研究所
谢谢
浙 江 大 学
15
热能工程研究所
热化学硫碘循环水解制氢
(1) I2 + SO2 + 2H2O → H2SO4 + 2HI
(2) H2SO4 → SO2 + H2O + 1/2O2 (3) 2HI → I2 + H2
定义：利用热能通过若干个相 关联的化学反应实现H2O分解
优点：降低系统最高温度、能
匹配更多的热源、提高热转换效 率以及易于实现规模化应用
浙 江 大 学
8
热能工程研究所
热化学硫碘闭路循环-系统Biblioteka Baidu效率
系统热效率的基本定义是有效能与消耗能量之比。 对于本文硫碘循环系统，整个热效率计算分为两种情况：第一种情况是 不计废热发电的系统热效率η1，第二种情况是计算废热发电的系统热效 率η2。 效率计算式中，n是系统产氢量0.348mol/s，是氢气的高位发热量 285.5KJ/mol-H2；分母为硫碘循环系统消耗的热能总和，Eheat表示所需外 源热量，Qelec表示电网用电的折算热能量 ， Welec’表示废热发电量。
本生反应器／液液分离 本生逆反应反应器／精 纯化反应器／精 主要 装置 馏塔／分解反应器／分 馏塔／分解反应 设备 离器 器 • 本生反应设计温度 T=358K，压力 P=0.1MPa。 • 不考虑副反应 参数 • 本生反应物经液液分 设计 离装置分层为碘化氢相 和硫酸相 • 纯化反应中杂质酸转 • 杂质酸转化率 化率为1 为1 • 分解压力等于精馏塔 • 精馏塔釜浓硫 压力 酸浓度92.5% • 分解温度723K
绿色氢能交通
---燃料电池汽车中新型制氢系统和余热利用装置的设
计
2013.10.18
提 纲
1 2 3 4 氢能及其应用系统背景 制氢系统
燃料电池汽车 燃料电池汽车余热利 用系统
浙 江 大 学
2
热能工程研究所
提 纲
1 2 3 4 氢能及其应用系统背景 制氢系统
燃料电池汽车 燃料电池汽车余热利 用系统
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热能工程研究所
提 纲
1 2 3 4 氢能及其应用系统背景 制氢系统
燃料电池汽车 燃料电池汽车余热利 用系统
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热能工程研究所
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热能工程研究所
提 纲
1 2 3 4 氢能及其应用系统背景 制氢系统 燃料电池汽车
燃料电池汽车余热利 用系统
浙 江 大 学
1
效 率
n H H2 , HHV Eheat Qelec
△HH2，HHV /kJ
100%
Eheat /kJ
2
n H H2 , HHV Eheat Qelec W
W’elec /kJ
' elec
100%
η /%
Qelec /kJ
η1 η2
285.5 285.5
141.954 141.954
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5
热能工程研究所
汇 报 提 纲
1 2 3 4 5
浙 江 大 学
6
研究背景及意义 制氢系统
项目任务
潜在问题
工作安排
热能工程研究所
2.制氢系统—系统流程计算
热化学硫碘闭路循环优化设计与模拟
浙 江 大 学
7
热能工程研究所
硫碘闭路循环优化设计与模拟
本生反应系统 HI精馏和分解/分离 系统 H2SO4浓缩/分解 系统
浙 江 大 学
3
热能工程研究所
1.氢能及其应用系统背景
常规化石能源使用过程排放的温室气 体特别是二氧化碳是造成气候变化的最 主要原因 新能源技术作为源头控制的无碳技术 逐渐受到全世界的关注 氢能是新能源中最受关注之一，各种 制氢技术得到了长足的发展
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1.氢能及其应用系统背景
3.18 3.18
0 11.06
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3.制氢系统—预期目标
开发利用可再生能源供热的硫碘热化学循环水解制氢系统， 完成实验室 500L/h 小试试验系统和 5000L/h 中试试验系统，经 氢气压缩机注入高压氢气储罐，通过氢气加注机提供给终端 用户使用，最终形成具有自主知识产权的大规模制氢、储氢 及加氢系统。
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热化学硫碘循环水解制氢
(1) I2 + SO2 + 2H2O → H2SO4 + 2HI
(2) H2SO4 → SO2 + H2O + 1/2O2 (3) 2HI → I2 + H2
定义：利用热能通过若干个相 关联的化学反应实现H2O分解
优点：降低系统最高温度、能
匹配更多的热源、提高热转换效 率以及易于实现规模化应用
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热化学硫碘闭路循环-系统Biblioteka Baidu效率
系统热效率的基本定义是有效能与消耗能量之比。 对于本文硫碘循环系统，整个热效率计算分为两种情况：第一种情况是 不计废热发电的系统热效率η1，第二种情况是计算废热发电的系统热效 率η2。 效率计算式中，n是系统产氢量0.348mol/s，是氢气的高位发热量 285.5KJ/mol-H2；分母为硫碘循环系统消耗的热能总和，Eheat表示所需外 源热量，Qelec表示电网用电的折算热能量 ， Welec’表示废热发电量。
本生反应器／液液分离 本生逆反应反应器／精 纯化反应器／精 主要 装置 馏塔／分解反应器／分 馏塔／分解反应 设备 离器 器 • 本生反应设计温度 T=358K，压力 P=0.1MPa。 • 不考虑副反应 参数 • 本生反应物经液液分 设计 离装置分层为碘化氢相 和硫酸相 • 纯化反应中杂质酸转 • 杂质酸转化率 化率为1 为1 • 分解压力等于精馏塔 • 精馏塔釜浓硫 压力 酸浓度92.5% • 分解温度723K
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燃料电池汽车 燃料电池汽车余热利 用系统
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燃料电池汽车 燃料电池汽车余热利 用系统
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效 率
n H H2 , HHV Eheat Qelec
△HH2，HHV /kJ
100%
Eheat /kJ
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n H H2 , HHV Eheat Qelec W
W’elec /kJ
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研究背景及意义 制氢系统
项目任务
潜在问题
工作安排
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2.制氢系统—系统流程计算
热化学硫碘闭路循环优化设计与模拟
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硫碘闭路循环优化设计与模拟
本生反应系统 HI精馏和分解/分离 系统 H2SO4浓缩/分解 系统
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1.氢能及其应用系统背景
常规化石能源使用过程排放的温室气 体特别是二氧化碳是造成气候变化的最 主要原因 新能源技术作为源头控制的无碳技术 逐渐受到全世界的关注 氢能是新能源中最受关注之一，各种 制氢技术得到了长足的发展
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1.氢能及其应用系统背景