近日，铧德氢能源科技纯氢型燃料电池热电联产系统CarNeu-5研发成功，即将交付给西北某光伏-电解水制氢-加氢-发电-供热一体化工程。产品实物图如图1所示。
图1 产品实物外观图
CarNeu-5系统是一款氢燃料电池热电联产设备，产品通过电化学反应，将氢气和空气反应生成直流电，进一步通过电力电子系统逆变为交流电送入电网，供用户使用。产品工作产生的废热被回收，以热水的形式向用户供应。整个系统发电功率5000W，采用380V三相交流并网，可向外输出50-60℃热水，热功率＞4500W，全系统全流程额定净发电效率＞47%，最高净发电效率＞53%，系统采用了经典的外形设计，相比较附带重整系统的H2ES系列产品，体积缩小接近二分之一。系统详细参数如表1所示。
CarNeu-5纯氢型燃料电池热电联供系统遵循GB/T 27748系列标准，设计并采用了以下技术：
低压发电专用电堆
CarNeu-5 系统采用铧德氢能源自主研发的低压低温质子交换膜电堆。不同于车用燃料电池电堆，该电堆采用增强型质子交换膜，载量优化型膜电极，有效降低了膜的降解速度和催化剂的流失速度，极大的延长电堆的使用寿命，满足长时间发电工况对寿命的要求。并且膜电极的催化剂采用了抗CO毒化设计，可长时间耐受0-10ppm的CO毒化冲击，电压稳定，提高了发电工况下系统的冗余性。此外，该型号电堆还可以工作于混合气体模式，例如75%的氢气和25%的二氧化碳混合气。
图2 电堆耐CO测试曲线
微小流量氢循环工艺
CarNeu-5 系统上集成了专为微小流量氢气循环开发的氢气循环装置，优化的循环算法，有效提高了氢气的利用率（避免危险直排或氧化后直排），提高了发电效率。循环装置采用低功耗的设计，也有效降低了对系统净发电功率和效率的影响，实测最高发电效率可达53.7%，系统总效率＞90%。整机效率如图3所示。
图3 发电功率与效率曲线
高安全设计
CarNeu-5 系统采用安全PLC控制，设计了多重完整的安全链，在燃料电池内部和外部环境集成了多个氢气探测器和烟雾探测器，并在程序中设置多项安全响应功能，当系统内出现超温、超压、低压等非正常工况或系统外出现泄露、火灾等异常时，系统会进行预警，必要时会自动停机，保证系统运行安全。此外，电堆系统采用低压设计，电堆操作压强仅为8-14kpa，降低了管道和电堆的压强，极大的提高电堆的安全性，最大限度的降低了氢气泄露风险。
冷启动设计
CarNeu-5系统设计了冷启动单元，可以实现-20℃快速启动，提高了产品在在北方等寒冷地区使用的适应性。
模块化设计
CarNeu-5系统采用了模块化设计理念，整体由燃料电池模块、控制模块、电力电子模块和热管理模块四大模块组成的模块化系统，可轻松实现多机并联运行。整个系统设计紧凑，简洁，维护方便。系统安装简便，对安装环境无特殊要求，可实现即插即用。此外机箱采用密封式设计，箱内整体呈微负压，可安装在地下室等密闭环境，安全、稳定。
便捷性操作
CarNeu-5 系统采用了智能化控制设计，可实现一键启动，一键关机，操作十分便捷友好，无需专业理论知识储备，触控屏操作如图4所示，设备主操作界面如图5所示。整机运行过程中的系统的各项参数可以通过智能屏幕显示，可以随时查看系统的温度曲线、压力曲线、电堆单电池电压等参数，运行参数如图6所示，温度界面如图7所示，压力曲线如图8所示，单电池电压如图9所示。并且系统支持曲线功率调节模式，用户可以根据自己的个性化需求，对燃料电池系统进行功率调节，系统会按照用户设定的参数曲线24h循环工作，分时运行参数如图10所示。
图4 触控屏操作
图5 设备主操作界面
图6 设备运行参数界面
图 7 温度曲线界面
图8 压力曲线
图9电堆单电池电压界面
图10分时段运行参数设定界面
一直以来，公司以集成天然气重整制氢模块的户用型燃料电池热电联供系统为主线，充分考虑分布式场景中氢源获取的难度，为用户提供就地制氢-用氢的一体化解决方案（H2ES系列产品）。此次交付的纯氢型产品，是公司由灰氢向绿氢转型的首次尝试。首套产品CarNeu-5系统的成功开发，也进一步强化了公司在模块化小功率燃料电池热电联供系统集成、高性能低压发电用电堆和分布式能源管理系统等方面核心技术的自主掌控。
