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中國(guó)有研科技集團(tuán)有限公司(原北京有色金屬研究總院,簡(jiǎn)稱中國(guó)有研)成立于1952年,是中國(guó)有色金屬行業(yè)綜合實(shí)力雄厚的研究開(kāi)發(fā)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)培育機(jī)構(gòu),是國(guó)資委直管的中央企業(yè)。總資產(chǎn)超過(guò)110億元,擁有包括4名兩院院士在內(nèi)的職工4,100余人??偛课挥诒本┦斜比h(huán)中路,在北京市昌平區(qū)-順義區(qū)-懷柔區(qū)、河北燕郊-廊坊-雄安、山東德州-青島-威海-樂(lè)陵、安徽合肥、福建廈門、上海、四川樂(lè)山、重慶...

1978年我國(guó)恢復(fù)研究生招生制度,我院即成立了研究生工作小組,開(kāi)始招收碩士研究生。1981年開(kāi)始招收博士研究生。1985年成立北京有色金屬研究總院研究生部。

現(xiàn)有兩個(gè)一級(jí)博士、碩士學(xué)位授權(quán)學(xué)科:材料科學(xué)與工程、冶金工程,另有分析化學(xué)、礦物加工工程兩個(gè)碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn),具有材料科學(xué)與工程、冶金工程兩個(gè)博士后科研流動(dòng)站,并與多家企業(yè)聯(lián)合建立博士后工作站。

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中國(guó)有研持續(xù)開(kāi)創(chuàng)固態(tài)氫能技術(shù)應(yīng)用新局面

作者: 發(fā)布日期:2023-05-24

固態(tài)儲(chǔ)氫是一種通過(guò)特殊的儲(chǔ)氫材料將氫氣轉(zhuǎn)化為固態(tài)氫化物的技術(shù)。固態(tài)儲(chǔ)氫裝置,既可在較低的氣壓、較小的空間存儲(chǔ)大量氫氣,又可在溫和的條件下,連續(xù)可控釋放氫氣。

近年來(lái),中國(guó)有研所屬有研工研院與有研廣東院聯(lián)合開(kāi)發(fā)出一系列固態(tài)儲(chǔ)氫產(chǎn)品,并在粵港澳大灣區(qū)實(shí)現(xiàn)了示范應(yīng)用。其中提供給南網(wǎng)云南綜合能源站、廣州南沙電氫智慧能源站和廣東佛山丹灶氫能小鎮(zhèn)的產(chǎn)品,獲得了央視等媒體的報(bào)道關(guān)注,助力我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)了固態(tài)氫能發(fā)電并網(wǎng),標(biāo)志著固態(tài)儲(chǔ)氫從技術(shù)創(chuàng)新走向了實(shí)踐應(yīng)用。

中國(guó)有研在固態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域歷經(jīng)幾十年的技術(shù)積累,實(shí)現(xiàn)了從低壓到高壓、克級(jí)到百千克級(jí)的全覆蓋,在精密儀器、兩輪車、叉車、儲(chǔ)氫站、加氫站等用氫場(chǎng)景上實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)應(yīng)用。                                                                                                                     

“小而美”的固態(tài)儲(chǔ)氫罐

上世紀(jì)70年代以來(lái),中國(guó)有研先后承擔(dān)了40余項(xiàng)國(guó)家863、973、重點(diǎn)專項(xiàng)和氫能相關(guān)的課題。2000年,固態(tài)儲(chǔ)氫罐首次應(yīng)用于精密計(jì)時(shí)設(shè)備,與傳統(tǒng)高壓罐相比,不僅減少了占用空間,還大幅降低了存儲(chǔ)壓力。此外,儲(chǔ)氫材料在充放氫過(guò)程中還可使氫氣“純化”,從而顯著降低輸出氫氣的雜質(zhì)含量,提升精密計(jì)時(shí)設(shè)備的性能與壽命。

在有研工研院新能源事業(yè)部里,上世紀(jì)90年代開(kāi)發(fā)的固態(tài)儲(chǔ)氫裝置和檢測(cè)設(shè)備仍然在正常運(yùn)轉(zhuǎn)。“他們都是‘老同志’了,甚至比很多新入職的員工年齡都大。在高使用頻次下,性能衰減的幅度仍然很小,我們這項(xiàng)技術(shù)是經(jīng)得住時(shí)間考驗(yàn)的。”中國(guó)有研首席專家蔣利軍每次向?qū)嶒?yàn)室參觀人員介紹時(shí)都會(huì)說(shuō)道。

固態(tài)儲(chǔ)氫罐是固態(tài)儲(chǔ)氫裝置的最基本單元,它的性能和壽命是車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)、大型儲(chǔ)能站和加氫站可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。

單個(gè)固態(tài)儲(chǔ)氫罐在兩輪車上的應(yīng)用

“安而遠(yuǎn)”的車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)

2015年,隨著國(guó)外氫燃料電池汽車的商業(yè)化,中國(guó)氫燃料電池車產(chǎn)業(yè)也迅速發(fā)展。車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)的特殊之處在于:不僅要具備良好的安全性,還要具備復(fù)雜環(huán)境下的持續(xù)穩(wěn)定供氫能力。

氫燃料電池汽車目前主要采用高壓儲(chǔ)氫罐,存在占用承載體積大,使用時(shí)產(chǎn)生廢熱多、破損時(shí)安全隱患大等不足。為了高效、清潔、安全地使用氫能,中國(guó)有研的技術(shù)人員優(yōu)化了換熱系統(tǒng),將廢熱用于氫氣勻速釋放,提高了電能和熱能的綜合利用率,進(jìn)而有效提升了行駛里程。即使車輛行駛中發(fā)生意外,導(dǎo)致車載固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)破損,其中的氫氣也不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)大量釋放,具備良好的碰撞安全性,可極大延長(zhǎng)意外逃生時(shí)間。

中國(guó)有研的車載儲(chǔ)氫系統(tǒng),通過(guò)對(duì)燃料電池廢熱的綜合利用,氫氣的實(shí)際發(fā)電效率也進(jìn)一步得到提升,實(shí)現(xiàn)了氫燃料電池車的“安而遠(yuǎn)”。

車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)在叉車上的應(yīng)用

“大而精”的固態(tài)儲(chǔ)能及加氫站裝置

2020年9月,國(guó)家明確提出2030年“碳達(dá)峰”與2060年“碳中和”目標(biāo)。我國(guó)的儲(chǔ)能站及加氫站的建設(shè)速度大幅度加快。產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對(duì)固態(tài)儲(chǔ)氫裝置也提出了更高的要求,固態(tài)儲(chǔ)能站的儲(chǔ)氫量要超過(guò)一百千克,壽命要達(dá)數(shù)十年;固態(tài)加氫站的供氫壓力要求近百兆帕,加注速度要求每分鐘超過(guò)一千克氫氣。

中國(guó)有研的技術(shù)人員面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)和國(guó)家重大需求,采用模擬仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方式,突破了高儲(chǔ)氫密度和快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)等技術(shù)難題。在更小的占地面積、更低的氣壓下,實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)超過(guò)一百千克氫氣;儲(chǔ)氫和供氫過(guò)程中,實(shí)現(xiàn)了壓力、流量的雙穩(wěn)定,具備更好的安全可靠性。截至2022年底,中國(guó)有研自主開(kāi)發(fā)的固態(tài)儲(chǔ)氫裝置產(chǎn)品在河北張家口市、廣東省廣州市、四川省德陽(yáng)市實(shí)現(xiàn)了固態(tài)儲(chǔ)能及加氫站示范應(yīng)用,用新興的氫能產(chǎn)業(yè)有效促進(jìn)了區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。

固態(tài)儲(chǔ)氫裝置在儲(chǔ)能及加氫站的應(yīng)用 

中國(guó)有研的固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)團(tuán)隊(duì)始終堅(jiān)信,實(shí)踐就是最好的老師。未來(lái),中國(guó)有研將繼續(xù)強(qiáng)化目標(biāo)導(dǎo)向,加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研深度融合,提高科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化水平,持續(xù)發(fā)揮好科技型國(guó)家隊(duì)的引領(lǐng)支撐作用。

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