近日，鏵德氫能源科技純氫型燃料電池熱電聯(lián)產系統(tǒng)CarNeu-5研發(fā)成功，即將交付給西北某光伏-電解水制氫-加氫-發(fā)電-供熱一體化工程。產品實物圖如圖1所示。
圖1 產品實物外觀圖
CarNeu-5系統(tǒng)是一款氫燃料電池熱電聯(lián)產設備，產品通過電化學反應，將氫氣和空氣反應生成直流電，進一步通過電力電子系統(tǒng)逆變?yōu)榻涣麟娝腿腚娋W(wǎng)，供用戶使用。產品工作產生的廢熱被回收，以熱水的形式向用戶供應。整個系統(tǒng)發(fā)電功率5000W，采用380V三相交流并網(wǎng)，可向外輸出50-60℃熱水，熱功率＞4500W，全系統(tǒng)全流程額定凈發(fā)電效率＞47%，最高凈發(fā)電效率＞53%，系統(tǒng)采用了經(jīng)典的外形設計，相比較附帶重整系統(tǒng)的H2ES系列產品，體積縮小接近二分之一。系統(tǒng)詳細參數(shù)如表1所示。
CarNeu-5純氫型燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)遵循GB/T 27748系列標準，設計并采用了以下技術：
低壓發(fā)電專用電堆
CarNeu-5 系統(tǒng)采用鏵德氫能源自主研發(fā)的低壓低溫質子交換膜電堆。不同于車用燃料電池電堆，該電堆采用增強型質子交換膜，載量優(yōu)化型膜電極，有效降低了膜的降解速度和催化劑的流失速度，極大的延長電堆的使用壽命，滿足長時間發(fā)電工況對壽命的要求。并且膜電極的催化劑采用了抗CO毒化設計，可長時間耐受0-10ppm的CO毒化沖擊，電壓穩(wěn)定，提高了發(fā)電工況下系統(tǒng)的冗余性。此外，該型號電堆還可以工作于混合氣體模式，例如75%的氫氣和25%的二氧化碳混合氣。
圖2 電堆耐CO測試曲線
微小流量氫循環(huán)工藝
CarNeu-5 系統(tǒng)上集成了專為微小流量氫氣循環(huán)開發(fā)的氫氣循環(huán)裝置，優(yōu)化的循環(huán)算法，有效提高了氫氣的利用率（避免危險直排或氧化后直排），提高了發(fā)電效率。循環(huán)裝置采用低功耗的設計，也有效降低了對系統(tǒng)凈發(fā)電功率和效率的影響，實測最高發(fā)電效率可達53.7%，系統(tǒng)總效率＞90%。整機效率如圖3所示。
圖3 發(fā)電功率與效率曲線
高安全設計
CarNeu-5 系統(tǒng)采用安全PLC控制，設計了多重完整的安全鏈，在燃料電池內部和外部環(huán)境集成了多個氫氣探測器和煙霧探測器，并在程序中設置多項安全響應功能，當系統(tǒng)內出現(xiàn)超溫、超壓、低壓等非正常工況或系統(tǒng)外出現(xiàn)泄露、火災等異常時，系統(tǒng)會進行預警，必要時會自動停機，保證系統(tǒng)運行安全。此外，電堆系統(tǒng)采用低壓設計，電堆操作壓強僅為8-14kpa，降低了管道和電堆的壓強，極大的提高電堆的安全性，最大限度的降低了氫氣泄露風險。
冷啟動設計
CarNeu-5系統(tǒng)設計了冷啟動單元，可以實現(xiàn)-20℃快速啟動，提高了產品在在北方等寒冷地區(qū)使用的適應性。
模塊化設計
CarNeu-5系統(tǒng)采用了模塊化設計理念，整體由燃料電池模塊、控制模塊、電力電子模塊和熱管理模塊四大模塊組成的模塊化系統(tǒng)，可輕松實現(xiàn)多機并聯(lián)運行。整個系統(tǒng)設計緊湊，簡潔，維護方便。系統(tǒng)安裝簡便，對安裝環(huán)境無特殊要求，可實現(xiàn)即插即用。此外機箱采用密封式設計，箱內整體呈微負壓，可安裝在地下室等密閉環(huán)境，安全、穩(wěn)定。
便捷性操作
CarNeu-5 系統(tǒng)采用了智能化控制設計，可實現(xiàn)一鍵啟動，一鍵關機，操作十分便捷友好，無需專業(yè)理論知識儲備，觸控屏操作如圖4所示，設備主操作界面如圖5所示。整機運行過程中的系統(tǒng)的各項參數(shù)可以通過智能屏幕顯示，可以隨時查看系統(tǒng)的溫度曲線、壓力曲線、電堆單電池電壓等參數(shù)，運行參數(shù)如圖6所示，溫度界面如圖7所示，壓力曲線如圖8所示，單電池電壓如圖9所示。并且系統(tǒng)支持曲線功率調節(jié)模式，用戶可以根據(jù)自己的個性化需求，對燃料電池系統(tǒng)進行功率調節(jié)，系統(tǒng)會按照用戶設定的參數(shù)曲線24h循環(huán)工作，分時運行參數(shù)如圖10所示。
圖4 觸控屏操作
圖5 設備主操作界面
圖6 設備運行參數(shù)界面
圖 7 溫度曲線界面
圖8 壓力曲線
圖9電堆單電池電壓界面
圖10分時段運行參數(shù)設定界面
