《“大型高效碱性制氢电解槽关键技术及应用”通过科技成果鉴定》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2023-12-22
  • 12月11日,由华能清能院联合四川华能氢能科技有限公司、华能四川能源开发有限公司、考克利尔竞立(苏州)氢能科技有限公司共同完成的“大型高效碱性制氢电解槽关键技术及应用”顺利通过中国可再生能源学会科技成果鉴定,鉴定委员会一致认为,技术成果达到国际先进水平。该成果是华能清能院在关键电催化剂材料研发、核心电极板部件设计、电解槽装备大型化等方面多维度多层次创新的集中体现。

    华能清能院历经多年持续技术攻关,开发了大面积、高性能析氢和析氧电极制备技术,发展了定量评价电解小室内流场均一性的多尺度设计方法,形成了大尺寸、高电流密度电解槽整体结构设计方案,牵头研制了国际首台1300 Nm3/h高电流密度压力型碱水电解槽,在华能彭州水电解制氢科技创新项目中完成了工程应用,实现了我国西南地区首个基于电解水的大规模制-储-充氢一体化示范。经权威第三方机构TÜV南德测试,1300 Nm3/h电解槽额定电流密度达到5030 A/m2,在20%~100%负荷区间内直流电耗为3.70~4.44 kWh/Nm3;功率波动范围20%~115%,最高电流密度达到5750 A/m2。

    碱性电解水制氢具有技术成熟、成本相对较低等优势,已成为目前我国电解制氢领域最重要的技术路线,大型高效电解槽能够有效降低单位产氢量设备投资和电力消耗成本。未来,华能清能院将继续聚焦碱性电解水制氢关键技术装备,加快将技术成果在绿氢产业项目中推广应用,为我国绿氢产业高质量发展贡献华能力量。

  • 原文来源:https://h2.in-en.com/html/h2-2432154.shtml
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    • 碱性电解槽是可再生能源大规模制氢的关键装备。日前,中国华能主导研制的世界单槽产能最大碱性制氢水电解槽在苏州下线,可制氢1300标准立方米/小时。今年10月,隆基氢能科技有限公司首台碱性水电解槽下线,单台制氢能力超1000标准立方米/小时。 由于碳达峰、碳中和目标的提出以及氢能产业的加速发展,绿氢在降碳中发挥的作用备受关注,电解水制氢的规模不断扩大。电解槽作为重要的绿氢制取设备,其技术发展及成本优势影响着绿氢规模化发展进程。业内人士认为,碱性电解槽作为我国的主流电解制氢技术,技术水平不断提升。 性能指标不断提升 业内研究显示,与质子交换膜水电解制氢和固体氧化物电解制氢技术相比,碱性电解水制氢是现阶段我国发展最成熟的电解制氢技术,在成本和寿命方面都具有明显的优势。 “目前碱性电解槽已经实现了国产化和大型化,设备投资降到了2000元/千瓦以下,一些电解槽运行寿命超过了20年。”华能清能院氢能部主任王金意说,目前国内绿氢项目还是以碱性电解制氢为主,随着近几年研发投入的加强,碱性电解槽性能也有了显著提升,在保持低成本优势的前提下,关键性能指标已经和质子交换膜电解槽接近。随着科研力量和产业投资的注入,碱性电解制氢技术在规模、成本、性能等综合性能上将保持竞争优势。 不过王金意提醒称,制氢设备并非越大越好。“准确地讲,氢气产量大型化和体积小型化的同时实现,是电解制氢设备的一个发展趋势,解决这一问题的关键是电流密度的提升。通过提升电流密度,实现单台氢气产量的提高和单位产量体积的下降,能够有效降低占地面积和设备投资成本,这对电解制氢的大规模应用推广十分重要。” 寻求进一步降本 相对于煤制氢、天然气制氢等传统化石燃料制氢来讲,碱性电解制氢的成本相对较高。根据目前的可再生能源度电成本、电解制氢的综合能耗,考虑电解槽的投资和运营成本,氢气的生产成本约为25-35元/公斤,而化石燃料制氢的成本约为8-18元/公斤。 此外,目前我国普遍使用的是非石棉基的PPS布,价格低廉,但隔气性差、能耗偏高。今年2月,科技部正式发布《关于对“十四五”国家重点研发计划“氢能技术”等18个重点专项2021年度项目申报指南征求意见的通知》,高效大功率碱水电解槽关键技术开发与装备研制被列入其中,研究内容包括新型非石棉隔膜批量制备技术、大直径碱性电解槽结构优化设计与集成技术等。 对此,王金意分析认为,在制氢产业尚未形成规模的情况下,为避免出现产业环节缺失或发展薄弱的情况,产业上下游协同,实现电解水制氢的经济性尤为迫切。 “目前,用电成本约占电解制氢成本的60%以上,通过电极、隔膜、电解槽等关键材料和核心部件的技术突破,可进一步降低制氢电耗。与此同时,挖掘电解制氢在上游电源、电网侧的储能调峰作用,可获得更优的综合用电价格或辅助服务补偿。”在王金意看来,这不仅有利于拓展绿氢的应用场景,还能保障绿氢的生产时间和消纳渠道,提高效益。 与可再生能源的适配性待加强 “与可再生能源适配性较差”是业内对碱性电解槽制氢的普遍印象。碳达峰、碳中和背景下,可再生能源规模将不断扩大,如何突破适配性难题? 王金意认为,碱性电解槽与可再生能源适配性较差是相对的。相对于质子交换膜电解槽,碱性电解槽的动态响应速率较慢。但在实际应用过程中,基于安全性的考虑,电网并不希望电源或负荷快速变化。 “事实上,提升碱性电解槽与可再生能源的适配性,可以从提高制氢系统的快速响应能力、提高大规模电解制氢的电源效率,以及电源和制氢系统间的耦合控制等方面加以解决。”王金意指出,这也是未来制氢技术发展的重要方向。
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    • 5月16日,由中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司牵头、联合中国电力科学研究院有限公司共同完成的“大规模海上风电协同规划与高效开发关键技术、系统研制及应用”项目顺利完成中国电机工程学会科技成果鉴定,鉴定委员会一致认为,项目成果达到国际领先水平。该项目是清能院在海上风电资源评估、场群规划、机组选型设计、并网仿真、精准发电预测与消纳等规划设计开发全过程研究成果的体现,在推动我国海上风电行业技术进步、支撑海上风电全产业链协同高效合作、降低度电成本等方面发挥了重要作用,能够全面提升我国大规模海上风电综合开发能力。 项目历时8年,通过研制贯通资源评估与利用、场机规划与设计、并网仿真与分析、发电预测与消纳的成套系统与平台,构建海上风电综合协同规划与开发设计体系,研发了首套海上风电综合协同规划设计平台,已在我国海上风电大规模开发建设过程中投入实际运行,截至2022年底,项目成果在我国全部沿海省区以及10个陆上省市区上百个风场成功应用,解决了海上资源要素种类多基础数据精度低、海上复杂环境-风场-机组耦合作用强、海上风电电气系统安全稳定分析难度大、大规模海上风电并网消纳难等问题,可以有效降低工程造价,综合提升机组可利用率和发电量,为我国海上风电高质量发展提供有力支撑。