成果發(fā)布 /清華大學(xué)-鄂爾多斯碳中和協(xié)同創(chuàng)新專項

清華大學(xué)-鄂爾多斯碳中和協(xié)同創(chuàng)新專項于2022年2月正式啟動，由鄂爾多斯碳中和研究院組織實施。項目緊密結(jié)合鄂爾多斯資源稟賦和發(fā)展需求，圍繞“風(fēng)光氫儲車”全產(chǎn)業(yè)鏈布局，重點突破零碳園區(qū)建設(shè)、綠電利用、制氫裝備等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。專項實施以來，已取得多項原創(chuàng)性科研成果并在當(dāng)?shù)爻晒β涞剞D(zhuǎn)化，為資源型城市綠色低碳轉(zhuǎn)型提供了技術(shù)支撐和實踐樣板，對推動區(qū)域經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

03

制氫加氫一體化站氫安全管理及先進(jìn)站內(nèi)制氫系統(tǒng)

關(guān)鍵技術(shù)研究

項目背景：

氫能產(chǎn)業(yè)作為新質(zhì)生產(chǎn)力的典型代表，具有高科技、高效能、高質(zhì)量特點，是推動經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級的重要引擎，是我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重點發(fā)展方向。內(nèi)蒙古作為中國的重要能源基地，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)符合國家戰(zhàn)略需求，有助于推動能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，培育新質(zhì)生產(chǎn)力，提升科技創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)競爭力，構(gòu)建開放型經(jīng)濟(jì)。

項目創(chuàng)新性：

清華大學(xué)車輛與運載學(xué)院楊福源教授團(tuán)隊提出“制-儲-加-用”一體化系統(tǒng)。團(tuán)隊從制氫關(guān)鍵零部件開發(fā)、氫安全著手開展全生命周期氫安全鏈條研究。

先進(jìn)站內(nèi)制氫系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究方面，電極和隔膜作為堿性電解水制氫系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件，對綠氫制備的能耗和安全起到關(guān)鍵性作用。團(tuán)隊通過對結(jié)構(gòu)刻蝕、電沉積工藝的優(yōu)化開發(fā)出了低成本、高耐久的非貴金屬電極，為制氫系統(tǒng)的高效運行提供了關(guān)鍵材料支撐。在隔膜方面，團(tuán)隊已經(jīng)完成三代隔膜的產(chǎn)業(yè)化布局，并已實現(xiàn)商業(yè)化推廣應(yīng)用。復(fù)合隔膜阻氣性相較PPS隔膜提升2個數(shù)量級，能更好隔絕氫氧交叉保障制氫安全；全球首發(fā)的離子溶劑膜因其更致密的結(jié)構(gòu)、更優(yōu)異的拉伸強度和耐久性也更適配波動性強、安全需求高的大規(guī)模風(fēng)光耦合制氫場景。

氫安全方面，依托分層架構(gòu)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，構(gòu)建氫安全智能集控平臺，融合多項自研泄漏檢測技術(shù)，實現(xiàn)氫氣泄漏態(tài)勢感知與風(fēng)險預(yù)判，推動氫安全管理從被動處置向主動防控轉(zhuǎn)型。近場氫泄漏快速檢測系統(tǒng)實現(xiàn)百毫秒級極速響應(yīng)，支持多端協(xié)同作業(yè)；穿戴式氫氣報警器小巧便攜，響應(yīng)迅速，三重報警機(jī)制全方位守護(hù)涉氫作業(yè)人員安全；遠(yuǎn)場泄漏感知定位系統(tǒng)采用非接觸式檢測技術(shù)，精準(zhǔn)鎖定泄漏位置并可視化呈現(xiàn)。

研究成果：

申請隔膜相關(guān)專利5項、發(fā)表論文2篇，牽頭制定隔膜團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)1項，參與省部級課題3項，獲得了膜行業(yè)專利優(yōu)秀獎。申請氫安全相關(guān)專利20余項、發(fā)表論文20余篇，參與制定氫安全相關(guān)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)1項，牽頭或參與國家級課題7項。

項目意義及應(yīng)用情況：

本項目開發(fā)了融合“近場+遠(yuǎn)場”氫氣監(jiān)測軟硬件一體的氫安全防護(hù)技術(shù)及系統(tǒng)解決方案，已交付至內(nèi)蒙古圣圓能源制氫加氫一體化項目，實現(xiàn)對圣圓綠氫工廠氫安全狀態(tài)智能實時管理。同時研發(fā)了基于新型電極及復(fù)合隔膜的下一代堿性電解水制氫系統(tǒng)樣機(jī)，推動綠氫制備邁向更高水平的規(guī)?；c產(chǎn)業(yè)化。課題成果突破氫能產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)與安全瓶頸，實現(xiàn)了氫能產(chǎn)業(yè)鏈“制-儲-加-用”的系統(tǒng)化貫通，助力鄂爾多斯“電-氫-站-車”一體化氫能交通體系建設(shè)，為構(gòu)建城市級氫能交通解決方案樹立了先行樣板，助力鄂爾多斯氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和我國能源產(chǎn)業(yè)的清潔化轉(zhuǎn)型。

近場氫泄露快速感知系統(tǒng)-工業(yè)級控

下一代復(fù)合隔膜