【成果发布】制氢加氢一体化站氢安全管理及先进站内制氢系统关键技术研究

成果发布 /清华大学-鄂尔多斯碳中和协同创新专项

清华大学-鄂尔多斯碳中和协同创新专项于2022年2月正式启动，由鄂尔多斯碳中和研究院组织实施。项目紧密结合鄂尔多斯资源禀赋和发展需求，围绕“风光氢储车”全产业链布局，重点突破零碳园区建设、绿电利用、制氢装备等关键技术瓶颈。专项实施以来，已取得多项原创性科研成果并在当地成功落地转化，为资源型城市绿色低碳转型提供了技术支撑和实践样板，对推动区域经济高质量发展具有重要意义。

03

制氢加氢一体化站氢安全管理及先进站内制氢系统

关键技术研究

项目背景：

氢能产业作为新质生产力的典型代表，具有高科技、高效能、高质量特点，是推动经济转型升级的重要引擎，是我国战略性新兴产业的重点发展方向。内蒙古作为中国的重要能源基地，发展氢能产业符合国家战略需求，有助于推动能源结构转型，培育新质生产力，提升科技创新能力和产业竞争力，构建开放型经济。

项目创新性：

清华大学车辆与运载学院杨福源教授团队提出“制-储-加-用”一体化系统。团队从制氢关键零部件开发、氢安全着手开展全生命周期氢安全链条研究。

先进站内制氢系统关键技术研究方面，电极和隔膜作为碱性电解水制氢系统的关键零部件，对绿氢制备的能耗和安全起到关键性作用。团队通过对结构刻蚀、电沉积工艺的优化开发出了低成本、高耐久的非贵金属电极，为制氢系统的高效运行提供了关键材料支撑。在隔膜方面，团队已经完成三代隔膜的产业化布局，并已实现商业化推广应用。复合隔膜阻气性相较PPS隔膜提升2个数量级，能更好隔绝氢氧交叉保障制氢安全；全球首发的离子溶剂膜因其更致密的结构、更优异的拉伸强度和耐久性也更适配波动性强、安全需求高的大规模风光耦合制氢场景。

氢安全方面，依托分层架构与数据挖掘技术，构建氢安全智能集控平台，融合多项自研泄漏检测技术，实现氢气泄漏态势感知与风险预判，推动氢安全管理从被动处置向主动防控转型。近场氢泄漏快速检测系统实现百毫秒级极速响应，支持多端协同作业；穿戴式氢气报警器小巧便携，响应迅速，三重报警机制全方位守护涉氢作业人员安全；远场泄漏感知定位系统采用非接触式检测技术，精准锁定泄漏位置并可视化呈现。

研究成果：

申请隔膜相关专利5项、发表论文2篇，牵头制定隔膜团体标准1项，参与省部级课题3项，获得了膜行业专利优秀奖。申请氢安全相关专利20余项、发表论文20余篇，参与制定氢安全相关团体标准1项，牵头或参与国家级课题7项。

项目意义及应用情况：

本项目开发了融合“近场+远场”氢气监测软硬件一体的氢安全防护技术及系统解决方案，已交付至内蒙古圣圆能源制氢加氢一体化项目，实现对圣圆绿氢工厂氢安全状态智能实时管理。同时研发了基于新型电极及复合隔膜的下一代碱性电解水制氢系统样机，推动绿氢制备迈向更高水平的规模化与产业化。课题成果突破氢能产业链关键技术与安全瓶颈，实现了氢能产业链“制-储-加-用”的系统化贯通，助力鄂尔多斯“电-氢-站-车”一体化氢能交通体系建设，为构建城市级氢能交通解决方案树立了先行样板，助力鄂尔多斯氢能产业的快速发展和我国能源产业的清洁化转型。

近场氢泄露快速感知系统-工业级控

下一代复合隔膜