CN114955987B - 一种固态储氢系统自判断最高效率吸氢放氢控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种固态储氢系统自判断最高效率吸氢放氢控制方法，包括以下步骤：采集固态储氢系统吸氢/放氢过程的压力值/温度和对应的吸氢/放氢速率；根据采集到的吸氢/放氢的压力值/温度和吸氢/放氢速率，拟合压力值/温度值‑吸氢/放氢速率曲线；对压力值/温度值‑吸氢/放氢速率曲线进行分析，控制固态储氢系统完成最高效率吸氢/放氢。本发明的有益效果是：系统自动判断调整参数，让吸氢放氢效率保持最高，具有十分积极的意义。

Description

一种固态储氢系统自判断最高效率吸氢放氢控制方法
技术领域
本发明涉及加氢站领域，尤其涉及一种固态储氢系统自判断最高效率吸氢放氢控制方法。
背景技术
能产业链整体可以分为氢能制取、氢能储运、氢能应三环节，其中储运环节是效利氢能的关键，是影响氢能向规模向发展的重要环节。在氢能全产业链中，氢的储运是制约我国氢能和燃料电池产业发展的关键环节，因为氢特殊的物理、化学性能，使得它储运难度、成本、安全性低。
固态储氢具有体积储氢容量高、无需高压及隔热容器、安全性好，无爆炸危险、可得到高纯氢，提高氢的附加值、储运方便等诸多有点。
固态储氢材料在室温和常压条件下能迅速吸氢，并反应生成氢化物，使氢以金属氧化物的形式贮存起来，在需要的时候，适当加温或减小压力使这些贮存着的氢释放出来以供使用。
金属氢化物可以作为能量贮存、转换材料、其原理是：金属吸留氢形成金属氢化物，然后对该金属氢化物加热，并把它放置在比其平衡压力低的氢压力环境中使其放出吸留的氢，其反应式如下：
式中，M---金属；MHn---金属氧化物；P---氢压力；ΔH---反应的焓变化
反应进行的方向取决于温度和氢压力。由上面的反应式可知，贮氢材料最佳特性是在实际使用的温度、压力范围内，以实际使用的速度，可逆地完成氢的贮藏释放。实际使用的温度、压力范围是根据具体情况而确定的。
现实中往往通过试验室试验给出指导条件，无法确定系统实际运行中最佳的压力和温度，而非专业人员又无法确定吸氢或放氢的具体参数，所以让系统自己判断调整参数，让吸氢放氢效率保持最高具有十分积极的意义。
发明内容
为了解决固态储氢实际使用数据缺乏，不同的储氢材料混合又会产生不同的工作状态，无法最大程度发挥固态储氢使用效率的技术问题，本发明提供了一种固态储氢系统自判断最高效率吸氢放氢控制方法，具体包括以下步骤：
S1：采集固态储氢系统吸氢/放氢过程的压力值/温度和对应的吸氢/放氢速率；
S2：根据采集到的吸氢/放氢的压力值/温度和吸氢/放氢速率，拟合压力值/温度值-吸氢/放氢速率曲线；
S3：对压力值/温度值-吸氢/放氢速率曲线进行分析，控制固态储氢系统完成最高效率吸氢/放氢。
进一步地，所述固态储氢系统包括：电加热式固态储氢设备、电解制氢装置、缓冲罐和燃料电池；
其中，电解制氢装置与缓冲罐之间设有3个球阀，分别为第一球阀XV-01、第二球阀XV-02和第三球阀XV-03；
第一球阀XV-01的一端与第三球阀XV-03的一端、电解氢气装置输出端相连；第一球阀XV-01的另一端与第二球阀XV-02的一端相连；第二球阀XV-02的另一端与第三球阀XV-03的另一端、缓冲罐的一端相连；
缓冲罐的另一端通过阀门AV-01与燃料电池相连；
电解制氢装置还通过第一球阀XV-01、第二针阀HV-02、第一针阀HV-01与电加热式固态储氢设备相连；
第一球阀XV-01与第二针阀HV-02之间设置有第一质量流量计FM-01；
第一质量流量计FM-01和第一球阀XV-01之间还设置有第二压力变送器PT02；
电加热式固态储氢设备安装有第一温度变送器TT01。
进一步地，采集固态储氢系统吸氢过程的压力值和吸氢速率的具体步骤为：
开启电解制氢装置，并打开第一球阀XV-01、第一针阀HV-01和第二针阀HV-02；
每隔t1秒，记录第二压力变送器PT02采集的压力值，并通过第一质量流量计FM-01获取当前吸氢速率；
将压力值和吸氢速率作为一组数据进行记录，直至第二压力变送器PT02采集到的压力值达到设定电加热式固态储氢设备的最大压力为止。
进一步地，压力值/温度值-吸氢/放氢速率曲线的表达式为：
其中为拟合得到的参数，x为压力值或温度值，p为对应的吸氢速率或放氢速率。
进一步地，步骤S3中控制固态储氢系统完成最高效率吸氢的具体过程分为a2>0和a2<0两种情况：
若a2>0则函数p(x)有最小值，执行以下判断：
若则函数顶点坐标位于第二或第三象限，此时在压力设定范围内，控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.h时，吸氢效率最高；其中Pt.h为设定的吸氢最大压力；
若则，函数顶点位于压力最大设定值之外，控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.l时，吸氢效率最高；其中Pt.l为设定的吸氢最小压力；
若则顶点位于压力最小设定值之外，控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.h时，吸氢效率最高；
若此时将Pt.l和Pt.h代入p(x)；当p(pt.l)<p(pt.h)时，控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.h时，吸氢效率最高；否则控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.l时吸氢效率最高；
若a2<0则函数有最大值，执行以下判断：
若顶点坐标在第二象限，控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.l时，吸氢效率最高；
若顶点坐标位于压力设定值上限右侧，则控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.h时吸氢效率最高；
若顶点坐标位于压力设定值上限和下限之内，则控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在/>时，吸氢效率最高。
进一步地，采集固态储氢系统吸氢过程的温度值和放氢速率的具体步骤为：
关闭第一球阀XV-01、第三球阀XV-03，开启第二球阀XV-02、第二针阀HV-02、第一针阀HV-01；开启电加热式固态储氢设备；
当第一温度变送器TT01采集到的数据达到时，开启阀门AV-01，启动燃料电池；
通过PID控制阀门AV-01的开度，使得缓冲罐压力保持在设定值；
当第一温度变送器TT01采集到的数据达到T.l时，记录电加热式固态储氢设备的温度与放氢速率，每隔t1秒记录一次，直至第一温度变送器TT01采集到的温度值达到设定电加热式固态储氢设备的最大温度为止。
步骤S3中控制固态储氢系统完成最高效率放氢的具体过程分为a2>0和a2<0两种情况：
若a2>0则函数p(x)有最小值，执行以下判断：
若：则顶点坐标位于第二或第三象限，此时在温度设定范围内，控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.h时，放氢效率最高；其中T.h为设定的放氢最高温度；
若则，顶点位于压力最大设定值之外，控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.l时，放氢效率最高；其中T.l为设定的放氢最低温度；
若则顶点位于压力最小设定值之外，控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.h时，放氢效率最高；
若此时将T.l和T.h代入p(x)；若p(T.l)<p(T.h)时，控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.h时，放氢效率最高；否则控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.l时，放氢效率最高；
若a2<0则函数有最大值，执行以下判断：
若顶点坐标在第二象限，控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.l时，放氢效率最高；
若顶点坐标位于压力设定值上限右侧，则控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.h时放氢效率最高；
顶点坐标位于温度设定值上限和下限之内，则控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在/>时，放氢效率最高。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：系统自动判断调整参数，让吸氢放氢效率保持最高，具有十分积极的意义。
附图说明
图1是本发明方法示意图；
图2是固态储氢系统的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参考图1，图1是本发明方法流程示意图；
本发明提供的一种固态储氢系统自判断最高效率吸氢放氢控制方法，具体包括以下步骤：
S1：采集固态储氢系统吸氢/放氢过程的压力值/温度和对应的吸氢/放氢速率；
需要说明的是，所述固态储氢系统包括：电加热式固态储氢设备、电解制氢装置、缓冲罐和燃料电池；
请参考图2，图2是固态储氢系统的结构图；在图2中，部分非核心元件在下文中省略，下文仅介绍核心元件之间的连接关系。
其中，电解制氢装置与缓冲罐之间设有3个球阀，分别为第一球阀XV-01、第二球阀XV-02和第三球阀XV-03；
第一球阀XV-01的一端与第三球阀XV-03的一端、电解氢气装置输出端相连；第一球阀XV-01的另一端与第二球阀XV-02的一端相连；第二球阀XV-02的另一端与第三球阀XV-03的另一端、缓冲罐的一端相连；
缓冲罐的另一端通过阀门AV-01与燃料电池相连；
电解制氢装置还通过第一球阀XV-01、第二针阀HV-02、第一针阀HV-01与电加热式固态储氢设备相连；
第一球阀XV-01与第二针阀HV-02之间设置有第一质量流量计FM-01；
第一质量流量计FM-01和第一球阀XV-01之间还设置有第二压力变送器PT02；
电加热式固态储氢设备安装有第一温度变送器TT01。
需要说明的是，采集固态储氢系统吸氢过程的压力值和吸氢速率的具体步骤为：
开启电解制氢装置，并打开第一球阀XV-01、第一针阀HV-01和第二针阀HV-02；
每隔t1秒，记录第二压力变送器PT02采集的压力值，并通过第一质量流量计FM-01获取当前吸氢速率；
将压力值和吸氢速率作为一组数据进行记录，直至第二压力变送器PT02采集到的压力值达到设定电加热式固态储氢设备的最大压力为止。
需要说明的是，采集固态储氢系统吸氢过程的温度值和放氢速率的具体步骤为：
关闭第一球阀XV-01、第三球阀XV-03，开启第二球阀XV-02、第二针阀HV-02、第一针阀HV-01；开启电加热式固态储氢设备；
当第一温度变送器TT01采集到的数据达到时，开启阀门AV-01，启动燃料电池；
通过PID控制阀门AV-01的开度，使得缓冲罐压力保持在设定值；
当第一温度变送器TT01采集到的数据达到T.l时，记录电加热式固态储氢设备的温度与放氢速率，每隔t1秒记录一次，直至第一温度变送器TT01采集到的温度值达到设定电加热式固态储氢设备的最大温度为止。
S2：根据采集到的吸氢/放氢的压力值/温度和吸氢/放氢速率，拟合压力值/温度值-吸氢/放氢速率曲线；
需要说明的是，压力值/温度值-吸氢/放氢速率曲线的表达式为：
其中为拟合得到的参数，x为压力值或温度值，p为对应的吸氢速率或放氢速率。
在本申请实施例中，依据经验与试验，数据接近二次函数。所以选择二次函数拟合曲线，在一些其它实施例中，可以采用其它类型的拟合曲线；
关于拟合参数的求解，举例如下：
已知取样数据(x[i]，y[i])，i＝1,2，...n
用二次函数P(x)＝a0+a1x+a2x2作为近似拟合曲线，均方误差为最小。
由求极值得方法得方程：
由此可求系数：/>
拟合曲线为：
顶点坐标为：
S3：对压力值/温度值-吸氢/放氢速率曲线进行分析，控制固态储氢系统完成最高效率吸氢/放氢。
步骤S3中控制固态储氢系统完成最高效率吸氢的具体过程分为a2>0和a2<0两种情况：
若a2>0则函数p(x)有最小值，执行以下判断：
若则函数顶点坐标位于第二或第三象限，此时在压力设定范围内，控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.h时，吸氢效率最高；其中Pt.h为设定的吸氢最大压力；
若则，函数顶点位于压力最大设定值之外，控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.l时，吸氢效率最高；其中Pt.l为设定的吸氢最小压力；
若则顶点位于压力最小设定值之外，控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.h时，吸氢效率最高；
若此时将Pt.l和Pt.h代入p(x)；当p(pt.l)<p(pt.h)时，控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.h时，吸氢效率最高；否则控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.l时吸氢效率最高；
若a2<0则函数有最大值，执行以下判断：
若顶点坐标在第二象限，控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.l时，吸氢效率最高；
若顶点坐标位于压力设定值上限右侧，则控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.h时吸氢效率最高；
若顶点坐标位于压力设定值上限和下限之内，则控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在/>时，吸氢效率最高。
需要说明的是，通过以上策略系统自动选择最大吸氢速率时的压力，稳压输出。
每间隔10分钟后，再次升压与降压，采集不同压力下的数据，计算并选择最优供氢压力。
当所有压力下吸氢速率低于设定最低速率时，系统认为已经吸氢完全。关闭XV01,HV01,HV02。
步骤S3中控制固态储氢系统完成最高效率放氢的具体过程分为a2>0和a2<0两种情况：
若a2>0则函数p(x)有最小值，执行以下判断：
若：则顶点坐标位于第二或第三象限，此时在温度设定范围内，控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.h时，放氢效率最高；其中T.h为设定的放氢最高温度；
若则，顶点位于压力最大设定值之外，控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.l时，放氢效率最高；其中T.l为设定的放氢最低温度；
若则顶点位于压力最小设定值之外，控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.h时，放氢效率最高；
若此时将T.l和T.h代入p(x)；若p(T.l)<p(T.h)时，控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.h时，放氢效率最高；否则控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.l时，放氢效率最高；
若a2<0则函数有最大值，执行以下判断：
若顶点坐标在第二象限，控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.l时，放氢效率最高；
若顶点坐标位于压力设定值上限右侧，则控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.h时放氢效率最高；
顶点坐标位于温度设定值上限和下限之内，则控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在/>时，放氢效率最高。
需要说明的是，通过以上策略，系统自动选择最大放氢速率时的温度，稳定输出。
每间隔30分钟后，再次降温与升温，采集设定温度T.l至T.h之间的数据，计算并选择最优供氢温度。当最优供氢速率低于设定值时，发出指示信号，警示放氢完毕。关闭加热器，关闭AV-01,关闭燃料电池系统，关闭XV02。
最后需要说明的是，关于控制相应变送器采集到的相应数据保持在相应值，其可通过控制系统控制相应阀门保持不同的开度进行实现，这里的控制策略非本申请核心内容，且控制策略采用的技术较为常见，比如PID控制等，这里不作额外说明。
本发明的有益效果是：系统自动判断调整参数，让吸氢放氢效率保持最高，具有十分积极的意义。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种固态储氢系统自判断最高效率吸氢放氢控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：采集固态储氢系统吸氢/放氢过程的压力值/温度和对应的吸氢/放氢速率；
S2：根据采集到的吸氢/放氢的压力值/温度和吸氢/放氢速率，拟合压力值/温度值-吸氢/放氢速率曲线；
S3：对压力值/温度值-吸氢/放氢速率曲线进行分析，控制固态储氢系统完成最高效率吸氢/放氢；
所述固态储氢系统包括：电加热式固态储氢设备、电解制氢装置、缓冲罐和燃料电池；
其中，电解制氢装置与缓冲罐之间设有3个球阀，分别为第一球阀XV-01、第二球阀XV-02和第三球阀XV-03；
第一球阀XV-01的一端与第三球阀XV-03的一端、电解氢气装置输出端相连；第一球阀XV-01的另一端与第二球阀XV-02的一端相连；第二球阀XV-02的另一端与第三球阀XV-03的另一端、缓冲罐的一端相连；
缓冲罐的另一端通过阀门AV-01与燃料电池相连；
电解制氢装置还通过第一球阀XV-01、第二针阀HV-02、第一针阀HV-01与电加热式固态储氢设备相连；
第一球阀XV-01与第二针阀HV-02之间设置有第一质量流量计FM-01；
第一质量流量计FM-01和第一球阀XV-01之间还设置有第二压力变送器PT02；
电加热式固态储氢设备安装有第一温度变送器TT01；
采集固态储氢系统吸氢过程的压力值和吸氢速率的具体步骤为：
开启电解制氢装置，并打开第一球阀XV-01、第一针阀HV-01和第二针阀HV-02；
每隔t1秒，记录第二压力变送器PT02采集的压力值，并通过第一质量流量计FM-01获取当前吸氢速率；
将压力值和吸氢速率作为一组数据进行记录，直至第二压力变送器PT02采集到的压力值达到设定电加热式固态储氢设备的最大压力为止；
压力值/温度值-吸氢/放氢速率曲线的表达式为：
其中为拟合得到的参数，x为压力值或温度值，p为对应的吸氢速率或放氢速率；
步骤S3中控制固态储氢系统完成最高效率吸氢的具体过程分为a2>0和a2<0两种情况：
若a2>0则函数p(x)有最小值，执行以下判断：
若则函数顶点坐标位于第二或第三象限，此时在压力设定范围内，控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.h时，吸氢效率最高；其中Pt.h为设定的吸氢最大压力；
若则，函数顶点位于压力最大设定值之外，控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.l时，吸氢效率最高；其中Pt.l为设定的吸氢最小压力；
若则顶点位于压力最小设定值之外，控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.h时，吸氢效率最高；
若此时将Pt.l和Pt.h代入p(x)；当p(pt.l)<p(pt.h)时，控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.h时，吸氢效率最高；否则控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.l时吸氢效率最高；
若a2<0则函数有最大值，执行以下判断：
若顶点坐标在第二象限，控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.l时，吸氢效率最高；
若顶点坐标位于压力设定值上限右侧，则控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在Pt.h时吸氢效率最高；
若顶点坐标位于压力设定值上限和下限之内，则控制第二压力变送器PT02采集到的数据保持在/>时，吸氢效率最高。
2.如权利要求1所述的一种固态储氢系统自判断最高效率吸氢放氢控制方法，其特征在于：采集固态储氢系统吸氢过程的温度值和放氢速率的具体步骤为：
关闭第一球阀XV-01、第三球阀XV-03，开启第二球阀XV-02、第二针阀HV-02、第一针阀HV-01；开启电加热式固态储氢设备；
当第一温度变送器TT01采集到的数据达到时，开启阀门AV-01，启动燃料电池；
通过PID控制阀门AV-01的开度，使得缓冲罐压力保持在设定值；
当第一温度变送器TT01采集到的数据达到T.l时，记录电加热式固态储氢设备的温度与放氢速率，每隔t1秒记录一次，直至第一温度变送器TT01采集到的温度值达到设定电加热式固态储氢设备的最大温度为止。
3.如权利要求2所述的一种固态储氢系统自判断最高效率吸氢放氢控制方法，其特征在于：步骤S3中控制固态储氢系统完成最高效率放氢的具体过程分为a2>0和a2<0两种情况：
若a2>0则函数p(x)有最小值，执行以下判断：
若：则顶点坐标位于第二或第三象限，此时在温度设定范围内，控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.h时，放氢效率最高；其中T.h为设定的放氢最高温度；
若则，顶点位于压力最大设定值之外，控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.l时，放氢效率最高；其中T.l为设定的放氢最低温度；
若则顶点位于压力最小设定值之外，控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.h时，放氢效率最高；
若此时将T.l和T.h代入p(x)；若p(T.l)<p(T.h)时，控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.h时，放氢效率最高；否则控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.l时，放氢效率最高；
若a2<0则函数有最大值，执行以下判断：
若顶点坐标在第二象限，控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.l时，放氢效率最高；
若顶点坐标位于压力设定值上限右侧，则控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在T.h时放氢效率最高；
顶点坐标位于温度设定值上限和下限之内，则控制第一温度变送器TT01采集到的温度保持在/>时，放氢效率最高。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5517425A (en) * 1991-09-30 1996-05-14 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of discriminating equilibrium characteristics of hydrogen absorbing alloys
CN101858842A (zh) * 2009-04-08 2010-10-13 中国科学院金属研究所 一种储氢合金热致吸放氢循环寿命的测试方法及其专用设备
CN110939859A (zh) * 2018-09-21 2020-03-31 国家能源投资集团有限责任公司 加氢控制装置及方法
CN111244507A (zh) * 2020-01-10 2020-06-05 郑州宇通客车股份有限公司 一种车载氢系统的控制方法、装置及车载氢系统
JP2021174728A (ja) * 2020-04-28 2021-11-01 清水建設株式会社 圧力制御システム、圧力制御方法
CN114440124A (zh) * 2022-04-11 2022-05-06 中氢华夏新能源技术(山东)有限公司 一种基于温度反馈调节的固体储氢放氢的装置及方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4716305B2 (ja) * 2000-10-03 2011-07-06 株式会社 東北テクノアーチ 水素吸蔵合金の水素吸放出方法および該方法を用いた燃料電池

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5517425A (en) * 1991-09-30 1996-05-14 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of discriminating equilibrium characteristics of hydrogen absorbing alloys
CN101858842A (zh) * 2009-04-08 2010-10-13 中国科学院金属研究所 一种储氢合金热致吸放氢循环寿命的测试方法及其专用设备
CN110939859A (zh) * 2018-09-21 2020-03-31 国家能源投资集团有限责任公司 加氢控制装置及方法
CN111244507A (zh) * 2020-01-10 2020-06-05 郑州宇通客车股份有限公司 一种车载氢系统的控制方法、装置及车载氢系统
JP2021174728A (ja) * 2020-04-28 2021-11-01 清水建設株式会社 圧力制御システム、圧力制御方法
CN114440124A (zh) * 2022-04-11 2022-05-06 中氢华夏新能源技术(山东)有限公司 一种基于温度反馈调节的固体储氢放氢的装置及方法

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