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氫能社會
中國科學院上海應用物理研究所完成國內首套20kW級高溫電解制氫加氫一體化裝置
時間:2020-09-24   訪問量:218  【打印此頁】  【關閉

隨著清潔能源與先進制造等國家戰略的實施,大規?;瘜W品、氫燃料電池汽車等應用帶動的高純氫氣需求也日益增加,清潔、高效、低成本的制氫技術應用迫在眉睫。由中國科學院上海應用物理研究所(SINAP)設計研制的20kW高溫電解制氫裝置完成了系統聯調,實現初步運行,各項參數達到或超過設計指標,是目前國內首套具有自主知識產權的模塊化高溫電解制氫裝置。

在中國科學院戰略性先導科技專項-變革性潔凈能源關鍵技術與示范專項和上海張江國家自主創新示范區專項發展資金重大項目的支持下,SINAP氫能技術部自2018年開始研制20kW高溫電解制氫裝置,完成了裝置的工藝包和施工圖開發、選址、基建和設備研制等工作,于2019年3月完成裝置的集成安裝,2019年底完成了裝置冷熱聯調,實現了成功開車。2020年8月完成了裝置的升級優化,增加了高壓氫氣加注模塊并完成其調試,至此該裝置具備了從制氫、儲氫到加氫的完整功能,是國內首套高溫電解制氫儲氫加氫一體化裝置。該裝置采用撬塊化高度集成設計,包括氣管理、電管理、熱管理、安全防護和控制等模塊,易于大規模拓展。裝置的制氫速率≥10Nm3/h,儲氫壓力為41MPa,儲氫量12kg,電解池的能耗為3.2kWh/Nm3H2。高溫電解制氫技術不使用貴金屬催化劑,可生產出不含硫、、一氧化碳等雜質的高氫氣,能夠滿足氫燃料電池汽車、精細化學品生產等高端、高附加值的用氫需求。

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自2010年, SINAP開展了高溫電解制氫研究工作,并提出了基于釷基熔鹽堆系統的多能融合新能源體系,大力推動基于核能、風、太陽能等清潔能源高效制氫技術研發。

2013年,完成了1kW高溫電解制氫系統的概念驗證與系統集成,成功運行500小時以上,穩定運行制氫速率達到170NL/h,電解效率達到90%;

2015年,研制了5kW高溫電解制氫測試系統,制氫速率達到1.37Nm3/h,衰減速率2.25%/1000h;

2018年,經過技術升級和優化設計,研制了可以穩定運行的5kW高溫電解制氫中試裝置,制氫速率進一步提升,經過3000小時的運行測試,衰減速率小于1%/1000h,為大規模的系統集成和工程示范打下了堅實的基礎。

經過多年的科學研究和技術攻關,SINAP已經建成了系統完備的氫能技術研發平臺,開發了材料、電池、電堆和系統集成技術,掌握了關鍵設備和電堆模組耦合等核心技術。20kW高溫電解制氫裝置的建設與成功運行,標志著該技術日臻成熟。下一步該裝置將與分布式光伏發電系統集成,進一步驗證可再生能源制氫技術,未來也將與國內外企業合作,共同推進高溫電解制氫技術的發展,實現示范應用。

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