華能1300標方/時電解水制氫系統投運
文章來源：中國化工報 更新時間：2023-11-20 14:01:07
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截至11月15日，中國華能集團有限公司牽頭研制的首套1300標準立方米/時堿性電解水制氫系統在華能四川彭州制氫站已投運一周，電流密度、產氫量等指標達到額定值，實現20%~100%的變載。這一突破標志著國際上商業示范的單體產氫量最大的堿性電解槽成功投運，對推動我國綠氫產業技術發展具有重要意義。
據了解，該制氫系統由華能四川公司與華能清能院合作研制。其核心設備1300標準立方米/時高電流密度壓力型堿水電解槽，采用了華能自主開發的新型析氫、析氧電催化劑，并且對流場結構進行了創新，實現了較高的電、熱、質均一性，從而能夠達到5000安培/平方米的高電流密度運行，同時維持較低的電化學過電位，整體能耗比較低。“這相當于電解槽的體積比傳統的1000標準立方米/時電解槽縮小約20%，設備單位投資節省25%左右，但產氫量提升30%，既節省了原料又提高了效率。”華能清能院氫能部主任王金意介紹說。
技術的創新絕非一日之功。在系統研發的整個過程中，研究人員孜孜不倦，逐個突破難題。在實驗室研發階段，研究團隊通過調控催化劑微觀形貌和組分，完成了鎳基合金析氫、析氧電極配方的開發，通過電極表面堿液微通道傳輸促進了電極反應，提升了其催化活性;在電極制備階段，以高活性鎳基合金配方為基礎，開發了基于等離子噴涂—去合金工藝的多孔電極制備技術，可實現大規模工業化與大面積制備。特別是在電極板流場結構設計方面，研究人員創新性地提出了定量評價電解小室內流場均一性的多尺度設計參量，建立了商業尺寸電極板流場構造設計策略，設計出多相流各向高效均勻分布的新型立體波紋網電極板結構，流動均一性相較傳統乳凸結構提高15%以上，顯著提升了電解槽性能。
“我們嘗試突破傳統技術方式走高電流密度電極技術路線，當時也遭受了很多質疑，大家對方案的經濟性和安全性不太放心。”在談及研發過程中的技術突破時，王金意回憶道，“針對這些問題，研究團隊反復測試，為了優化合金配比和工藝，完成了近百個組合的篩選。最終，我們通過多次小試、樣機測試比較，確定了1300標準立方米/時的電解水制氫部件方案。”
據悉，該項目于2021年3月立項，2023年2月開工，5月電解系統出廠驗收，8月完成現場安裝，10月完成配套工程驗收，開始投料試車。
未來，華能將進一步開拓與新型能源基地結合的氫能全產業鏈，依托集團強大的新能源電力資源，尋找適宜的氫能發展模式和應用場景，打通制—儲—用全鏈條，為中國的綠氫發展和“雙碳”目標的實現作出貢獻。
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