12月11日，氫氣產(chǎn)量和壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值。這是中國石化首套開車運(yùn)行的兆瓦級質(zhì)子交換膜電解水制氫裝置，由中國石化石科院和燕山石化共同開發(fā)、建設(shè)，應(yīng)用國內(nèi)國產(chǎn)化程度最高的單槽兆瓦級PEM電解水制氫成套設(shè)備，生產(chǎn)全過程實(shí)現(xiàn)零碳、零污染物排放，打通了自主技術(shù)“綠電”制“綠氫”流程，標(biāo)志著中國石化PEM電解水制氫成套技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。
PEM電解水制氫技術(shù)
綠氫是最清潔的能源載體，是未來能源革命與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)低碳化和能源清潔化的重要手段。中國石化踐行綠色發(fā)展理念，致力于開發(fā)可再生能源電解制氫技術(shù)，滿足綠氫發(fā)展需求。
PEM電解水制氫技術(shù)是與可再生能源耦合最好的制氫技術(shù)，具有制氫效率高、產(chǎn)氫壓力大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、負(fù)荷范圍寬、無污染的特點(diǎn)，能適應(yīng)可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性，滿足離網(wǎng)發(fā)電要求。同時(shí)，該技術(shù)采用“零間隙”設(shè)計(jì)，體積小、啟停速度快、操作靈活，是一種理想的加氫站站內(nèi)制氫技術(shù)。
中國石化兆瓦級PEM電解水制氫裝置
中國石化采取集成設(shè)計(jì)、一體成撬的設(shè)計(jì)理念，開發(fā)并建造了單槽兆瓦級PEM電解水制氫裝置。整撬圍繞電解槽進(jìn)行整體布局和管路優(yōu)化設(shè)計(jì)，撬內(nèi)包括電解槽、電解槽供電系統(tǒng)、維持電解槽運(yùn)行的水氣分離系統(tǒng)，以及滿足氫氣質(zhì)量要求的純化系統(tǒng)，占地面積不到40平方米。相較于多電解槽組合而成的制氫裝置，單電解槽技術(shù)難度大，對材料和制造工藝要求更高，但其體積小、功率密度高、成本更低，是電解槽未來發(fā)展的主要方向。
作為PEM電解水制氫裝置核心設(shè)備的電解槽，采用自主開發(fā)的高性能陰、陽極催化劑和大尺寸均一膜電極，最大產(chǎn)氫量可達(dá)250標(biāo)方/小時(shí)，功率調(diào)節(jié)范圍5%~125%，產(chǎn)氫壓力可達(dá)3兆帕，氫氣純度為99.999%。投產(chǎn)后，年產(chǎn)氫量可達(dá)200噸，可減少二氧化碳排放2000~4000噸。
由石科院工藝工程發(fā)展部、技術(shù)合作與開發(fā)部、新能源研究所組成的兆瓦級PEM電解水制氫技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)在燕山石化進(jìn)行開工服務(wù)
前期工作
在此之前，2021年11月4日，石科院和燕山石化合作開發(fā)建設(shè)的中國石化首套30標(biāo)方/小時(shí)PEM電解水制氫示范站成功投用，標(biāo)志著中國石化打通PEM制氫設(shè)備從關(guān)鍵材料、核心部件到系統(tǒng)集成的整套流程。通過完整的PEM電解水工藝運(yùn)行，驗(yàn)證了催化劑、膜電極以及電解槽組裝、密封技術(shù)的可靠性，為兆瓦級PEM電解水制氫裝置開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
未來計(jì)劃
下一步，石科院、燕山石化等單位將緊密合作，加快催化劑、膜電極技術(shù)迭代，整合相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，進(jìn)一步降低裝置成本，提高PEM電解水制氫技術(shù)市場競爭力。
文章內(nèi)容來源中國石化石科院，圖片來源：燕山石化、新能源研究所，轉(zhuǎn)載平臺：中國石化石科院微信，責(zé)任編輯：胡靜，審核人：李崢
