华能1300标方/时电解水制氢系统投运
文章来源：中国化工报 更新时间：2023-11-20 14:01:07
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截至11月15日，中国华能集团有限公司牵头研制的首套1300标准立方米/时碱性电解水制氢系统在华能四川彭州制氢站已投运一周，电流密度、产氢量等指标达到额定值，实现20%~100%的变载。这一突破标志着国际上商业示范的单体产氢量最大的碱性电解槽成功投运，对推动我国绿氢产业技术发展具有重要意义。
据了解，该制氢系统由华能四川公司与华能清能院合作研制。其核心设备1300标准立方米/时高电流密度压力型碱水电解槽，采用了华能自主开发的新型析氢、析氧电催化剂，并且对流场结构进行了创新，实现了较高的电、热、质均一性，从而能够达到5000安培/平方米的高电流密度运行，同时维持较低的电化学过电位，整体能耗比较低。“这相当于电解槽的体积比传统的1000标准立方米/时电解槽缩小约20%，设备单位投资节省25%左右，但产氢量提升30%，既节省了原料又提高了效率。”华能清能院氢能部主任王金意介绍说。
技术的创新绝非一日之功。在系统研发的整个过程中，研究人员孜孜不倦，逐个突破难题。在实验室研发阶段，研究团队通过调控催化剂微观形貌和组分，完成了镍基合金析氢、析氧电极配方的开发，通过电极表面碱液微通道传输促进了电极反应，提升了其催化活性;在电极制备阶段，以高活性镍基合金配方为基础，开发了基于等离子喷涂—去合金工艺的多孔电极制备技术，可实现大规模工业化与大面积制备。特别是在电极板流场结构设计方面，研究人员创新性地提出了定量评价电解小室内流场均一性的多尺度设计参量，建立了商业尺寸电极板流场构造设计策略，设计出多相流各向高效均匀分布的新型立体波纹网电极板结构，流动均一性相较传统乳凸结构提高15%以上，显著提升了电解槽性能。
“我们尝试突破传统技术方式走高电流密度电极技术路线，当时也遭受了很多质疑，大家对方案的经济性和安全性不太放心。”在谈及研发过程中的技术突破时，王金意回忆道，“针对这些问题，研究团队反复测试，为了优化合金配比和工艺，完成了近百个组合的筛选。最终，我们通过多次小试、样机测试比较，确定了1300标准立方米/时的电解水制氢部件方案。”
据悉，该项目于2021年3月立项，2023年2月开工，5月电解系统出厂验收，8月完成现场安装，10月完成配套工程验收，开始投料试车。
未来，华能将进一步开拓与新型能源基地结合的氢能全产业链，依托集团强大的新能源电力资源，寻找适宜的氢能发展模式和应用场景，打通制—储—用全链条，为中国的绿氢发展和“双碳”目标的实现作出贡献。
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