[發明專利]氫燃料系統

在審

• 申請號: 201980063989.1
• 申請日: 2019-09-20
• 公開（公告）號: CN112771212A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 雷蒙德·P·約翰斯頓;安德魯·J·L·斯坦巴克;克日什托夫·A·雷文斯基;孫福俠;安德魯·T·豪格;約翰·E·阿布盧;肖恩·M·羅帕;樸志英;阿提拉·莫爾納;塞德里克·貝多亞
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: C25B15/02
• 分類號: C25B15/02;C25B1/04;C25B9/23;C25B11/095;F17C5/06;B60K15/03
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 孫微;孫進華

1.一種用于按需生成氫氣的氫燃料系統，所述氫燃料系統包括：

電解槽，所述電解槽被配置成當在不小于預定電流密度下運行時在預定時間內生成至少預定量的氫氣并且在所述預定時間內提供至少預定的電能，所述預定量的氫氣為至少1kg的氫氣，所述預定時間為不超過30分鐘，所述預定電流密度為至少5A/cm²；

運載工具油箱加注系統，所述運載工具油箱加注系統連接到所述電解槽并且被配置成用由所述電解槽生成的氫氣至少部分地填充運載工具的油箱；和

電能儲存系統，所述電能儲存系統電連接到所述電解槽并且能夠在所述預定時間內供應所述預定電能的至少20％。

2.根據權利要求1所述的氫燃料系統，所述氫燃料系統供應有外部電源連接，所述外部電源連接被配置成給所述電能儲存系統再充電。

3.根據權利要求2所述的氫燃料系統，所述氫燃料系統具有這樣的運行模式，其中所述電解槽由所述電能儲存系統和所述外部電源連接兩者供電。

4.根據權利要求3所述的氫燃料系統，所述氫燃料系統具有這樣的運行模式，其中所述電解槽主要由所述電能儲存系統供電。

5.根據權利要求2所述的氫燃料系統，其中所述外部電源連接不能在所述預定時間內提供所述預定電能。

6.根據權利要求1所述的氫燃料系統，其中在所述預定時間內向所述電解槽供應至少預定功率密度，所述預定功率密度為至少10W/cm²。

7.根據權利要求1所述的氫燃料系統，其中所述預定電能為至少35kWh。

8.根據權利要求1所述的氫燃料系統，其中所述電解槽包括膜，所述膜具有設置在所述膜上的陽極，所述陽極包含催化劑，所述催化劑包含銥，所述催化劑的面積負載量為每平方米的所述陽極小于3克。

9.根據權利要求1所述的氫燃料系統，其中所述電解槽包括膜，所述膜具有設置在所述膜上的陽極，所述陽極包含催化劑，所述催化劑包含銥，并且所述電解槽被配置成以每克催化劑每小時至少0.2千克氫氣的速率產生氫氣。

10.根據權利要求1所述的氫燃料系統，其中所述電解槽包括：

質子交換膜，所述質子交換膜具有相對的第一主表面和第二主表面；

陰極，所述陰極位于所述質子交換膜的所述第一主表面上；和

陽極，所述陽極位于所述質子交換膜的所述第二主表面上，其中所述陽極包含(a)離聚物粘結劑；以及(b)分散在整個所述離聚物粘結劑中的多個針狀顆粒，所述針狀顆粒包括細長芯，所述細長芯具有位于所述細長芯的表面的至少一部分上的催化材料層，所述催化材料包含銥。

11.根據權利要求1所述的氫燃料系統，其中所述電能儲存系統能夠在所述預定時間內供應所述預定電能的至少2倍。

12.一種用于按需生成氫氣的氫燃料系統，所述氫燃料系統包括：

電解槽，所述電解槽被配置成生成氫氣，所述電解槽包括：

質子交換膜，所述質子交換膜具有相對的第一主表面和第二主表面；

陰極，所述陰極位于所述質子交換膜的所述第一主表面上；和

陽極，所述陽極位于所述質子交換膜的所述第二主表面上；和

運載工具油箱加注系統，所述運載工具油箱加注系統連接到所述電解槽并且被配置成用由所述電解槽生成的氫氣至少部分地填充運載工具的油箱，

其中所述陽極包含(a)離聚物粘結劑；以及(b)分散在整個所述離聚物粘結劑中的多個針狀顆粒，所述針狀顆粒包括細長芯，所述細長芯具有位于所述細長芯的表面的至少一部分上的催化材料層，所述催化材料包含銥，所述細長芯包含多核芳香烴、雜環化合物或它們的組合中的至少一種。

13.根據權利要求12所述的氫燃料系統，其中所述針狀顆粒基本上不含鉑。