滇约新能源研究院氢走廊研究所
研发方向
【前言】
根据云南省科技厅《2025年绿色能源领域科技计划项目申报指南》方向四：绿氢能源关键技术研究及应用之一是“氢走廊消纳场景” 形成可再生能源制氢加氢用氢一体化应用技术，单个项目资助经费原则上不超过300万元。因此本研究院成立“氢走廊研究所”。制氢、加氢、用氢一体化，核心在于“消纳”，解决目前氢能源领域产业链尚未成熟的问题，所以，本研究所推出分布式光伏制氢机（绿氢树）产品研发，同时在用氢环节研发一种“液压式氢气增压机”。
经过近一年的努力，滇约新能源研究院在昆明宝海花园内玻璃房露台艰苦创研，具备了简单的研发条件和能力，成功系统集成了从光伏发电、电解水制氢到灌装应用，所改装的卡丁车，实现了氢燃料电池驱动。下一步计划近期进驻昆明某化工园区，置办一批高端研发装备，开展更深层面的研发。滇约兴能源研究院郭院长团队多年的研发资源积累，十年间已经获得国家专利20余项，也别是生物质干馏热解无烟技术的三项专利，将在绿氢耦合工业二氧化碳制备绿色甲醇领域起到重大作用。更重要的是人才的积累，目前我们研发团队中有博士3人，硕士2人，他们背后的科研院校资源，为我们的创研工作起到了很大的积极作用。
【创研】
氢气压缩机目前占建设总成本的30%，是加氢站建设降低成本的关键。业内研发人也在不断创新更好的方法，以改善氢气压缩机的造价与性能。然而主流的氢气压缩机仍然是活塞式的，尽管造价居高不下，维护难度很大，也是无奈，行业呼唤更高性能，更低造价的氢气增压设备，这个领域的创研对氢能源产业的发展非常重要。
1、 绿氢树
2、 氢气增压机
氢气压缩机目前占加氢站建设总成本的30%，是加氢站建设降低成本的关键。由于氢气具有密度低、能量密度小的特点，氢气压缩机必须要具备承压大、流量大、安全和密封性好的特质，尽可能的追求较少的能源损耗，目前国内加氢站较多采用的是活塞式和隔膜式压缩机。
国际上活塞式压缩机的输出压力可达到100MPa，流量为300Nm3/h。其中，HydroPac公司研制的压缩机输出压力为85.9MPa，流量为430kg/h，较为成熟。国内亦有几家压缩机制造商生产这种压缩机。
我国从上世纪开始引进隔膜式压缩机，现在国内亦有不少厂家生产隔膜压缩机，除V型机外，亦有大型的对称平衡型隔膜压缩机。缺点与活塞式类似，也仅用于中小排量和高压的工况。较先进的压缩机排气压力可达100MPa，流量为200~700Nm3/h，效率可达80%~85%。其中美国的三层金属隔膜结构压缩机输出压力超过85MPa。国内的该类压缩机压力仅有45MPa，且流量较小，实际的示范应用中故障率较高，同时87.5MPa压力等级压缩机还处于试样阶段，关键部件仍依赖进口。
离子液体压缩机采用低熔点盐代替活塞，使用寿命长、比活塞式可节省20%能耗。目前林德集团研制的该类压缩机从最初的500个零件降低为8个，成本已大幅降低，应用到加氢站的离子液体压缩机排气压力为45~90MPa、流量为90~340Nm3/h，效率65%以上，最高的排气压力可达100MPa，排量为376~753Nm3/h。
离子压缩机在某些方面显示了作为加氢站压缩机的特点。该技术目前已获专利。与金属活塞压缩的不同之处在于，本解决方案采用一种离子液体，通过其上下运动对氢气进行压缩。此液体由定制盐分子组成，其特殊的理化属性能够防止其与氢气混合。此外，因压缩所产生的热量能够通过气缸直接散热，而金属活塞的散热必须通过热交换才能实现。
上述氢气增压技术方面，气态储氢是国内外主流储运方式，但加注气压要求乘用车35 Mpar和商用车70 Mpar。目前主流的氢气增压的方法是活塞式，存在效率低下、设备复杂性和维护成本高、占地面积大、启动时间长、初始投资高等诸多缺点。所以本院立项研发一种“液压式氢气增压设备”，关键技术难点在于气液隔离材料与方法，此法目前尚无成功案例。
“液压式氢气增压设备”，将为氢气增压加注提供更好的设备，适用于加氢站和小型分布式风光制氢机，市场前景广阔。
液压式氢气增压设备是彻底颠覆现有空气压缩多级增压的方法，需要选择一种气密性和伸展性极强的材料，目前此类材料有氟橡胶（Viton）：这种合成橡胶以其优异的耐化学腐蚀性能和高温稳定性而闻名，同时也具备良好的气密性；硅橡胶（Silicone Rubber）：1）硅橡胶不仅具有出色的弹性，还能在宽广的温度范围内保持其物理特性，且有很好的气密性能；2）聚四氟乙烯（PTFE, Teflon）：虽然PTFE本身不是特别有弹性的材料，但它可以与其他弹性体结合使用，以提供优秀的气密性能和一定程度上的伸展能力；3）丁腈橡胶（Nitrile Rubber, NBR）：这种合成橡胶常用于制造需要高度耐油、耐磨损以及良好气密性的产品，如O型圈、垫片等；热塑性聚氨酯（TPU）: 4）TPU是一种兼具高伸展率、高强度及优异耐磨损性能的材料，也能够提供较好的气密效果；5）乙烯-醋酸乙烯共聚物 (EVA): EVA具有良好的柔韧性和延展能力，并且在某些配方下可以表现出不错的气密性能，常用于包装膜等应用中；6）液晶高分子(LCP): 虽然LCP主要因其机械强度和热稳定性质被关注，但某些类型也展示了相当不错的阻隔特质，可以用来制造薄膜或涂层，提高整体系统的气密效果。我们将通过实验选择一种最适合我们设计要求的材料，制作成核心配件，来实现我们创新的结构设计。该设备实现目标是一次性短时间将常压态的氢气加压到30Mpar和70Mpar，耗能将大大降低。设备规格可大可小，可以工业应用，也可以家用，为以后“氢进万家”做好技术准备。
综上所示，我们的创研构想，都是在现有材料技术和结构基础上的升级应用，具有很强的可行性和实用性。
3、 氢动力四轮车系列
地形山地运输车、旅游观光车、城市清洁车、低空飞行器等（略）
【效益】
1、量产销售
我们目标研发的“液压式氢气增压机”研制成功，可批量投产，加氢站配套每台售价200万元以上，目前全国加氢站数量与日俱增，预计50%市场占有率。
2、落地项目
作为氢走廊消纳场景的制氢加氢用氢一体化应用，我们已与镇康县政府签署《镇康县氢走廊示范项目》投资协议，预计投资1亿元，依托政府提供的工业园区10万平方米厂房屋顶，建设一个10MW规模的光伏电站，配套制氢加氢能力1200公斤/日规模的制氢加氢一体站，同时购进12辆31吨级氢能重卡，专门服务于孟定口岸货运，经测算，年运输量可达10万吨，站口岸总运输量的3%。营收3000万元/年，毛利1000万元。
第二个氢走廊项目，拟依托孟定1750亩山地建设100MW规模光伏制氢项目，投资10亿元。如果绿氢树实现量产用于该项目，将销售数十万台。
滇约新能源研究院
