科创中国

生物与新医药技术

　随着我国氢能燃料电池汽车产业的快速发展，以及国家相关政策的大力支持，燃料电池汽车市场发展迅速，因此迫切需要开发满足燃料电池使用标准的低成本高效制氢技术。 　　本课题以新型高效吸附剂的制备合成为研究出发点，设计开发优于目前商用吸附剂的高效吸附材料，同时结合数学模拟，在新型高效吸附剂的基础上，探索研究吸附机理，研究介观层面的吸附动力学以及宏观的扩散及流体动力学的模型和模拟方法，同时研究新型复合吸附床层结构和工艺优化的系统工程理论及方法，形成材料-机理-模型三位一体的氢气纯化解决方案，最终 有效提高变压吸附后的氢气质量，使其满足燃料电池车用氢气的质量要求， 同时通过新型高效吸附剂的使用以及复合吸附床结构的设计优化，降低目前 工业用变压吸附装置的尺寸，降低能耗，提高其系统集成度以及氢气回收效率。

对吸附床的吸附过程进行数学描述基于gPROMS 求解平台，建立变压吸 附过程模型。在模型中使用LDF 方程描述气体组分在吸附剂上的传质过程。 通过过程工艺模拟，对变压吸附系统进行整体优化，研究甲醇驰放气中杂质 浓度与氢气收率、纯化工艺之间的内在联系与机理，形成基于变压吸附技术 的不同杂质种类与工艺流程、氢气收率等的定量关系模型和设计工具。 以甲醇驰放气为原料气，采用NICE 自主开发的10 塔变压吸附工艺流程 和低温环境时序进行气体分离实验，工作压力为 3.2MPa，工作温度为 5℃， 稳定运行40 cycle，运行测试结果显示：产品气纯度>99.99%，产品气回收率80.8%，杂质水平满足SAE2719 车用燃料电池汽车用气标准。

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