氢能与燃料电池商业化的桎梏在于其经济性,加氢基础设施是其中的卡脖子环节。阿贡实验室在美国能源部7年持续资助下开发的PCR加氢操作专利可有效增大加氢运行效率,并降低设备成本25-30%,大大提升了气态加氢站的经济性。
氢燃料电池汽车正在美国加利福尼亚州等地部署,以满足汽车零排放要求。尽管氢燃料电池汽车的效率是传统内燃机汽车的两倍。但在加州,氢燃料的成本大约为13-16美元/千克。其中,加氢站的成本占总成本的一半,约为6-8美元/千克。在所有加氢组件中,压缩机最为昂贵,占加氢站设备成本的40%-50%。
美国阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)开发了一种加氢站操作专利,称为“PCR”(Pressure Consolidation Refueling)。即在空载期间使用压缩机来移动储气罐中的氢气,以确保在加氢高峰需求期压缩机吸气口处保持高压。
该技术专利的优势:
将加氢设备的资本成本降低达25-30%;或者加氢站的加氢能力最多增加3倍;
更有效地利用站内压缩机,使压缩机连续运行,从而提高其可靠性;
实现一致的满负荷燃料电池汽车加氢;
提高储气罐(或管式拖车)利用率,使管式拖车传输的燃料效率提升超过20%。
该专利已转让给美国的压缩机制造商PDC Machines,Inc.(PDC)。转移的技术许可(ANL-IN-13-058,ANL-IN-14-071和ANL-IN-18-124)由加氢算法和软件工具组成,可对加氢站设备进行优化调整,模拟车辆加氢并针对给定的车辆需求状况降低加氢站成本。这项技术是通过两种机制转让的:能源部H2 @ Scale计划资助,以及阿贡国家实验室和PDC之间的技术许可协议。前者要求接受者与阿贡国家实验室签订《合作研究与开发协议》(CRADA)的标准化预协商版本,以简化技术转让流程。美国联邦实验室联合体(FLC)授予其2019年技术转移卓越奖。
在技术转让期间,PDC将阿贡国家实验室的加氢算法集成到其产品开发和控制方案中。该技术为美国,日本,中国,韩国和许多部署氢燃料电池汽车的欧盟国家的未来气体加注技术设定了标准,有助于提升加氢基础设施部署速度和效率。
此前,阿贡国家实验室还开发出用于燃料电池的催化剂膜(ANL-IN-05–083B)和快速,灵敏,可靠且生产成本低廉氢气感应器(ANL-IN-04-077B)。
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