Vor Kurzem wurde das reine Wasserstoff-Brennstoffzellen-Kraft-Wärme-Kopplungssystem CARNEU-5 von Huade Hydrogen Energy Technology erfolgreich entwickelt und wird an ein integriertes Projekt zur Photovoltaik-Wasserelektrolyse, Wasserstoffproduktion, Hydrierung, Stromerzeugung und Heizung im Nordwesten Chinas geliefert. Das tatsächliche Produktbild ist in Abbildung 1 dargestellt.

CARNEU-5-Bild

Das CARNEU-5-System ist eine Wasserstoff-Brennstoffzellen-Kraft-Wärme-Kopplungsanlage. Das Produkt reagiert mit Wasserstoff und Luft, um durch elektrochemische Reaktion Gleichstrom zu erzeugen, der durch das Leistungselektroniksystem weiter in Wechselstrom umgewandelt und zur Nutzung durch Benutzer ins Stromnetz eingespeist wird. Die durch den Produktbetrieb erzeugte Abwärme wird zurückgewonnen und den Benutzern in Form von Warmwasser zugeführt. Das gesamte System erzeugt eine Leistung von 5000 W, verfügt über einen 380-V-Dreiphasen-Wechselstromnetzanschluss und kann 50–60 °C heißes Wasser ausgeben. Die thermische Leistung beträgt >4500 W. Die Nenn-Nettostromerzeugungseffizienz des gesamten Systems und Prozesses beträgt >47 %, und die maximale Nettostromerzeugungseffizienz beträgt >53 %. Das System weist ein klassisches Erscheinungsbild auf. Im Vergleich zu den Produkten der H2ES-Serie mit Reformierungssystem ist das Volumen um fast die Hälfte reduziert.

Das CARNEU-5-Kraft-Wärme-Kopplungssystem mit reinem Wasserstoffbrennstoffzellen folgt der GB/T 27748-Standardreihe und ist mit den folgenden Technologien konzipiert und ausgestattet:

Spezialstapel für die Stromerzeugung mit niedriger Spannung

Das CARNEU-5-System verwendet einen von Huade Hydrogen Energy unabhängig entwickelten Stapel aus Protonenaustauschmembranen mit niedriger Spannung und niedriger Temperatur. Anders als der Brennstoffzellenstapel für Kraftfahrzeuge verwendet dieser Stapel eine verbesserte Protonenaustauschmembran und eine kapazitätsoptimierte Membranelektrode, wodurch die Degradationsrate der Membran und die Verlustrate des Katalysators effektiv reduziert werden, wodurch die Lebensdauer des Stapels erheblich verlängert wird und die Anforderungen an die Lebensdauer für langfristige Stromerzeugungsbedingungen erfüllt werden. Darüber hinaus verfügt der Katalysator der Membranelektrode über ein Anti-CO-Vergiftungsdesign, das den Auswirkungen einer CO-Vergiftung von 0-10 PPM lange Zeit standhält und die Spannung stabil ist, was die Redundanz des Systems unter Stromerzeugungsbedingungen verbessert. Darüber hinaus kann dieser Stapeltyp auch im Mischgasmodus betrieben werden, beispielsweise mit einer Mischung aus 75 % Wasserstoff und 25 % Kohlendioxid.

Mikroströmungs-Wasserstoffzirkulationsprozess

Das CARNEU-5-System integriert ein Wasserstoffzirkulationsgerät, das speziell für die Mikroströmungs-Wasserstoffzirkulation entwickelt wurde. Der optimierte Zirkulationsalgorithmus verbessert effektiv die Nutzung von Wasserstoff (vermeidet gefährliche Direktentladung oder Direktentladung nach Oxidation) und verbessert die Stromerzeugungseffizienz. Das Zirkulationsgerät verfügt über ein Niedrigstromdesign, das auch die Auswirkungen auf die Nettostromerzeugung und die Effizienz des Systems effektiv reduziert. Die gemessene maximale Stromerzeugungseffizienz kann 53,7 % erreichen und die Gesamtsystemeffizienz liegt bei >90 %.

Hochsicheres Design

Das CARNEU-5-System verfügt über eine sichere SPS-Steuerung und entwirft mehrere vollständige Sicherheitsketten. Es integriert mehrere Wasserstoffdetektoren und Rauchmelder innerhalb der Brennstoffzelle und in der Außenumgebung und stellt mehrere Sicherheitsreaktionsfunktionen im Programm ein. Wenn im System abnormale Betriebsbedingungen wie Übertemperatur, Überdruck oder niedriger Druck auftreten oder wenn außerhalb des Systems Lecks, Brände und andere Anomalien auftreten, gibt das System eine Frühwarnung aus und schaltet sich bei Bedarf automatisch ab, um einen sicheren Systembetrieb zu gewährleisten. Darüber hinaus verfügt das Stapelsystem über ein Niederspannungsdesign und der Betriebsdruck des Stapels beträgt nur 8-14 KPA, was den Druck der Rohrleitung und des Stapels reduziert, die Sicherheit des Stapels erheblich verbessert und das Risiko eines Wasserstofflecks minimiert.

Kaltstartdesign

Das CARNEU-5-System ist mit einer Kaltstarteinheit ausgestattet, die einen Schnellstart bei -20 °C erreichen kann, wodurch die Anpassungsfähigkeit des Produkts für den Einsatz in kalten Gebieten wie dem Norden verbessert wird.

Modulares Design

Das CARNEU-5-System verwendet ein modulares Designkonzept. Das gesamte modulare System besteht aus vier Modulen: Brennstoffzellenmodul, Steuermodul, Leistungselektronikmodul und Wärmemanagementmodul, mit denen der Parallelbetrieb mehrerer Maschinen problemlos möglich ist. Das gesamte System ist kompakt, einfach und leicht zu warten. Das System ist einfach zu installieren, hat keine besonderen Anforderungen an die Installationsumgebung und kann Plug-and-Play sein. Darüber hinausDas Chassis ist versiegelt und die gesamte Box hat einen leichten Unterdruck. Es kann in geschlossenen Umgebungen wie Kellern installiert werden, was es sicher und stabil macht.

Touchscreen-Bedienung

Das Unternehmen hat sich immer auf Brennstoffzellen-Kraft-Wärme-Kopplungssysteme für den Haushalt konzentriert, die Module zur Wasserstoffproduktion durch Erdgasreformierung integrieren, wobei es die Schwierigkeiten bei der Beschaffung von Wasserstoffquellen in verteilten Szenarien voll berücksichtigt und den Benutzern eine integrierte Lösung zur Wasserstoffproduktion und zum Wasserstoffverbrauch vor Ort bietet (Produkte der H2ES-Serie). Das diesmal gelieferte reine Wasserstoffprodukt ist der erste Versuch des Unternehmens, von grauem Wasserstoff auf grünen Wasserstoff umzusteigen. Die erfolgreiche Entwicklung von CARNEU-5, dem ersten reinen Wasserstoff-Brennstoffzellen-Kraft-Wärme-Kopplungssystem, stärkt die Integration modularer Brennstoffzellen-Kraft-Wärme-Kopplungssysteme mit niedrigem Stromverbrauch, leistungsstarker Niederspannungs-Stromerzeugungsstapel und verteilter Energiemanagementsysteme des Unternehmens weiter. Unabhängige Steuerung der Kerntechnologien.

Im nächsten Schritt wird das Unternehmen weiterhin an der zweibeinigen Strategie von grauem Wasserstoff und grünem Wasserstoff festhalten und seinen Kunden flexibel und bequem Lösungen für Wasserstoff-Energiespeicherung, Wasserstoff-Stromerzeugung und Wasserstoff-Kraft-Wärme-Kopplungssysteme mit hoher Branchenanpassungsfähigkeit anbieten.