松下電器株式會(huì)社（下稱“松下”）在依靠可再生能源提供燃料電池工廠生產(chǎn)所需電力的實(shí)證設(shè)施“H2 KIBOU FIELD”（滋賀縣草津市）啟動(dòng)了將純氫燃料電池發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的熱量用作溴化鋰吸收式制冷機(jī)（空調(diào)機(jī)）熱源的實(shí)證實(shí)驗(yàn)。
以前純氫燃料電池可回收的熱量（最高60℃）與溴化鋰吸收式制冷機(jī)所需要的熱源（最低80℃）存在20℃的差距，難以將純氫燃料電池發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的熱量用作溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱源。此次通過改進(jìn)，將純氫燃料電池與溴化鋰吸收式制冷機(jī)兩者的溫差各縮小10℃，利用70℃的熱量將燃料電池與空調(diào)機(jī)連接在一起，實(shí)現(xiàn)了新的關(guān)聯(lián)。在H2 KIBOU FIELD內(nèi)，使用10臺(tái)熱水溫度經(jīng)過改進(jìn)后的純氫燃料電池，并新設(shè)1臺(tái)新開發(fā)的低溫廢熱利用型溴化鋰吸收式制冷機(jī)，作為新的熱利用實(shí)證實(shí)驗(yàn)，用于設(shè)施內(nèi)部管理大樓的制冷制熱。通過實(shí)證實(shí)驗(yàn)，旨在利用燃料電池的熱電聯(lián)產(chǎn)來提高能源效率，降低制冷制熱設(shè)備的功耗，并對(duì)熱聯(lián)解決方案的市場性和有效性進(jìn)行驗(yàn)證。
H2 KIBOU FIELD位于松下草津據(jù)點(diǎn)，使用99臺(tái)5kW型純氫燃料電池，將約570kW的太陽能電池與約1.1MWh的蓄電池組合在一起，通過三種電池的高度關(guān)聯(lián)控制，利用可再生能源自發(fā)電為燃料電池工廠供電。從2022年度開始進(jìn)行實(shí)證實(shí)驗(yàn)，旨在通過能順應(yīng)燃料電池生產(chǎn)工序中的電力需求變化和天氣造成的太陽能電池輸出功率急劇變化的能源管理，減少發(fā)電過剩和用電浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)可再生能源高效穩(wěn)定的供應(yīng)。在此次新實(shí)施的熱利用實(shí)證實(shí)驗(yàn)中，在純氫燃料電池內(nèi)的發(fā)電部搭載目前正在開發(fā)的新催化劑，并做了提高主體耐久性的改良，將可回收熱量的溫度從60℃升高10℃，升至70℃。此次實(shí)證實(shí)驗(yàn)通過同時(shí)利用電力與熱量而實(shí)現(xiàn)了95％的能源效率。另外，以前的熱利用以熱水和制熱為主，而此次通過溴化鋰吸收式制冷機(jī)可用于制冷，將提高熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在工業(yè)用途中的實(shí)用性，追求熱利用的新可能性。
另一方面，松下的溴化鋰吸收式制冷機(jī)在日本國內(nèi)擁有最高的市場份額（※1），是高效的空調(diào)系統(tǒng)。通過利用“水”這一自然冷媒，不使用特定氟利昂或替代氟利昂，是可減少臭氧層破壞和全球變暖影響的環(huán)保型系統(tǒng)，還有將工廠等的排放廢熱用于運(yùn)行的“廢熱利用型”產(chǎn)品陣容。此次新設(shè)吸收液濃縮和吸收過程經(jīng)過改進(jìn)的溴化鋰吸收式制冷機(jī)，與現(xiàn)有產(chǎn)品的尺寸相同，卻能將最低熱源溫度從80℃降低10℃，降至70℃，讓純氫燃料電池發(fā)電時(shí)產(chǎn)生熱量的利用成為可能。另外，溴化鋰吸收式制冷機(jī)生成的冷水還將用于實(shí)證設(shè)施內(nèi)部管理大樓進(jìn)行制冷和制熱的商用空調(diào)。將溴化鋰吸收式制冷機(jī)的冷水用于商用空調(diào)的節(jié)能嘗試，目標(biāo)是降低50%的空調(diào)功耗。此外，在工廠等排放的工業(yè)廢熱中，低于80℃的熱量占總體的70%左右，目前尚無有效利用的手段（※2），而通過降低溴化鋰吸收式制冷機(jī)的最低熱源溫度，將有可能突破這一現(xiàn)狀。
此次實(shí)證實(shí)驗(yàn)突破事業(yè)和組織的框架，通過將行業(yè)頂級(jí)的卓越產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起，爭取創(chuàng)造出僅憑單獨(dú)事業(yè)或單獨(dú)產(chǎn)品無法實(shí)現(xiàn)的松下獨(dú)有的客戶價(jià)值。松下今后將一如既往，將自家優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起，開發(fā)出最佳解決方案，為實(shí)現(xiàn)脫碳社會(huì)做出貢獻(xiàn)。
※1：松下根據(jù)日本冷凍空調(diào)工業(yè)會(huì)“2022年度 溴化鋰吸收式制冷機(jī)日本國內(nèi)出貨業(yè)績（按冷凍噸計(jì)）”估算
※2：出處：松下根據(jù)《工業(yè)領(lǐng)域廢熱現(xiàn)狀調(diào)查報(bào)告書》 （未利用熱能革新性利用技術(shù)研究組合，2019年3月）估算
【 實(shí)證實(shí)驗(yàn)概述 】
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總體概述 |
?該實(shí)證實(shí)驗(yàn)是通過利用純氫燃料電池發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的70℃熱量的溴化鋰吸收式制冷機(jī)生成冷水。通過冷水進(jìn)行商用空調(diào)室外機(jī)的冷凝器輔助散熱以降低冷凝溫度，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)別空調(diào)機(jī)的功耗降低。 |
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使用機(jī)器 |
?純氫燃料電池（5kW型、熱水溫度70℃）：10臺(tái) |
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開始時(shí)間 |
2024年7月 |
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【 特 點(diǎn) 】
1．將溴化鋰吸收式制冷機(jī)的最低熱源溫度降低10℃
溴化鋰吸收式制冷機(jī)是使用水這一自然冷媒的空調(diào)機(jī)，利用水蒸發(fā)時(shí)的氣化熱來生成冷水。吸收液將水蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生的水蒸汽吸收，濃度變低的吸收液通過廢熱利用的加熱效果進(jìn)行濃縮以再生吸收液，將再生時(shí)產(chǎn)生的水蒸汽冷凝變回水，通過利用水特性的冷凍循環(huán)反復(fù)執(zhí)行蒸發(fā)、吸收、再生、冷凝這四個(gè)階段。以前低于80℃的廢熱難以進(jìn)行吸收液的高濃度濃縮再生，存在吸收量減少和冷凍能力不足的問題。此次引進(jìn)了分步濃縮吸收液的滴下式再生器，開發(fā)了70℃廢熱也能提高吸收液濃度的技術(shù)。另外，作為吸收液吸收量減少問題的對(duì)策，采用可提高壓力的二段式蒸發(fā)吸收新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了吸收量的增加。
2．氫燃料電池的熱水溫度升高10℃并用于溴化鋰吸收式制冷機(jī)，實(shí)現(xiàn)95%的能源效率
純氫燃料電池通過高純度氫氣與空氣中氧氣的化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生“電能”?？蓪⒍嗯_(tái)5kW輸出功率的機(jī)器連接在一起，滿足所需電力和設(shè)置場所的要求。還支持將發(fā)電產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)變成熱水的熱電聯(lián)產(chǎn)。此次的10臺(tái)實(shí)證機(jī)將熱水溫度提高10℃，升至70℃。為了解決高溫導(dǎo)致催化材料老化的問題，正在新開發(fā)催化活性是原有產(chǎn)品兩倍的介孔碳（MPC）催化劑，通過搭載該催化劑提高發(fā)電性能，同時(shí)，為了解決高溫導(dǎo)致催化材料老化的問題而提高加濕器性能，通過干燥來防止老化，提高了電堆的高溫性能。另外，還通過增加熱交換器來提高熱回收效率，實(shí)現(xiàn)了70℃的熱水溫度。如此，利用燃料電池產(chǎn)出的電力和熱量，實(shí)現(xiàn)95％的能源效率。另外，在10臺(tái)關(guān)聯(lián)的過程中，通過從各純氫燃料電池發(fā)送發(fā)電或停止?fàn)顟B(tài)的信號(hào)，與外部電磁閥進(jìn)行關(guān)聯(lián)控制。防止低溫水從停止中的純氫燃料電池流入，可向溴化鋰吸收式制冷機(jī)實(shí)時(shí)供應(yīng)70℃的熱水。
3．將溴化鋰吸收式制冷機(jī)的冷水用于個(gè)別空調(diào)的運(yùn)行，降低空調(diào)功耗50%
此次實(shí)證實(shí)驗(yàn)不是直接將溴化鋰吸收式制冷機(jī)的冷水用于制冷，而是輔助用于降低現(xiàn)有個(gè)別空調(diào)機(jī)（商用空調(diào)）的功耗。溴化鋰吸收式制冷機(jī)生成的冷水無法通過個(gè)別空調(diào)機(jī)的冷媒管道進(jìn)行輸送，因此，將以室外機(jī)內(nèi)的外部空氣作為冷卻介質(zhì)帶走熱量的空冷式冷凝器變更為水冷式冷凝器，將冷水用于個(gè)別空調(diào)的冷媒冷卻。使用該冷水輔助室外機(jī)，利用溴化鋰吸收式制冷機(jī)生成的冷水來大幅降低冷媒的冷凝溫度，通過這樣的冷凍循環(huán)，降低室外機(jī)的壓縮機(jī)所需要的電力輸入，以降低包括商用空調(diào)室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)在內(nèi)的個(gè)別空調(diào)機(jī)整體的50％功耗。
＜松下集團(tuán)的環(huán)保舉措＞
松下集團(tuán)兼顧“更美好的生活”和“可持續(xù)的地球環(huán)境”，制定了長期環(huán)境愿景“Panasonic GREEN IMPACT”。致力在2030年之前實(shí)現(xiàn)全部事業(yè)公司CO?凈零排放、到2050年創(chuàng)造出目前全世界總排放量約317億噸（※1）的“約1％”即3億噸（※2）以上的減排貢獻(xiàn)影響力、為實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)而開展事業(yè)活動(dòng)。
※1：2020年 來自能源的CO?排放量 317 億噸（出處：IEA）
※2：CO?排放系數(shù)以2020年為基準(zhǔn)
Panasonic GREEN IMPACT - 企業(yè)信息 - 松下控股 (holdings.panasonic)
【 圖 片 】
H2 KIBOU FIELD
實(shí)證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場（整體圖）
溴化鋰吸收式制冷機(jī)（實(shí)證機(jī)）
純氫燃料電池（實(shí)證機(jī)）
冷水輔助機(jī)（實(shí)證機(jī)）
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