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中石化PEM电解水制氢实现工业化

A-A+日期:2022-12-19来源:中国石化新闻网    

中国石化首套自主研发的兆瓦级质子交换膜(PEM)电解水制氢装置在燕山石化成功开车,并于当日贯通全流程,产出合格高纯度氢气。该项目年产氢180吨,可实现生产全过程零碳、零污染物排放。这是中国石化PEM电解水制氢成套技术首次工业化应用。

该项目由中石化石油化工科学研究院和燕山石化共同开发建设,采用“绿电”制“绿氢”。研发团队采取集成设计、一体成撬的设计理念,开发并建造了单槽兆瓦级PEM电解水制氢装置。整撬围绕电解槽进行整体布局和管路优化设计,撬内包括电解槽、电解槽供电系统、维持电解槽运行的水气分离系统,以及满足氢气质量要求的纯化系统,设备占地面积不到40平方米。

研发人员告诉记者,相较于多电解槽组合而成的制氢装置,单电解槽技术难度大,对材料和制造工艺要求更高,但其体积小、功率密度高、成本低,是未来发展的主要方向。围绕PEM电解水制氢装置的核心设备——电解槽,研发团队自主开发了阴极、阳极催化剂和大尺寸均一膜电极。单槽最大产氢量可达250标准立方米/时,功率调节范围大,氢气纯度可达99.999%。

据了解,项目所产氢气主要销往北京、河北、山东等地。项目开发单位表示,将加快催化剂、膜电极技术迭代,整合相关产业链,进一步降低装置成本,提高PEM电解水制氢技术市场竞争力。

PEM电解水制氢技术是与可再生能源耦合最好的“绿氢”制备技术,具有制氢效率高、负荷范围宽、无污染等优点,能适应可再生能源发电的波动性,满足离网发电要求。同时,该技术采用“零间隙”设计,体积小、启停速度快、操作灵活,是一种理想的加氢站站内制氢技术。

2021年11月4日,燕山石化与石科院合作开发建设的中国石化首套30标准立方米/时PEM电解水制氢示范站成功投用,打通了PEM制氢设备从关键材料、核心部件到系统集成的整套流程,并通过完整的PEM电解水工艺运行,验证了催化剂、膜电极以及电解槽组装、密封技术的可靠性,为兆瓦级PEM电解水制氢装置开发奠定了基础。据悉,燕山石化是北京市目前最大的氢气生产和供应企业,已列入北京市氢燃料电池城市示范群制氢重点企业名单目录,日供氢能力达4.5吨。

 

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