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氢能社会
中国科学院上海应用物理研究所完成国内首套20kW级高温电解制氢加氢一体化装置
时间:2020-09-24   访问量:135  【打印此页】  【关闭

随着清洁能源与先进制造等国家战略的实施,大规模化学品、氢燃料电池汽车等应用带动的高纯氢气需求也日益增加,清洁、高效、低成本的制氢技术应用迫在眉睫。由中国科学院上海应用物理研究所(SINAP)设计研制的20kW高温电解制氢装置完成了系统联调,实现初步运行,各项参数达到或超过设计指标,是目前国内首套具有自主知识产权的模块化高温电解制氢装置

在中国科学院战略性先导科技专项-变革性洁净能源关键技术与示范专项和上海张江国家自主创新示范区专项发展资金重大项目的支持下,SINAP氢能技术部自2018年开始研制20kW高温电解制氢装置,完成了装置的工艺包和施工图开发、选址、基建和设备研制等工作,于2019年3月完成装置的集成安装,2019年底完成了装置冷热联调,实现了成功开车。2020年8月完成了装置的升级优化,增加了高压氢气加注模块并完成其调试,至此该装置具备了从制氢、储氢到加氢的完整功能,是国内首套高温电解制氢储氢加氢一体化装置。该装置采用撬块化高度集成设计,包括气管理、电管理、热管理、安全防护和控制等模块,易于大规模拓展。装置的制氢速率≥10Nm3/h,储氢压力为41MPa,储氢量12kg,电解池的能耗为3.2kWh/Nm3H2高温电解制氢技术不使用贵金属催化剂,可生产出不含硫一氧化碳等杂质的高氢气,能够满足氢燃料电池汽车、精细化学品生产等高端、高附加值的用氢需求

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自2010年, SINAP开展了高温电解制氢研究工作,并提出了基于钍基熔盐堆系统的多能融合新能源体系,大力推动基于核能、风太阳能等清洁能源高效制氢技术研发。

2013年,完成了1kW高温电解制氢系统的概念验证与系统集成,成功运行500小时以上,稳定运行制氢速率达到170NL/h电解效率达到90%

2015年,研制了5kW高温电解制氢测试系统,制氢速率达到1.37Nm3/h衰减速率2.25%/1000h

2018年,经过技术升级和优化设计,研制了可以稳定运行的5kW高温电解制氢中试装置,制氢速率进一步提升,经过3000小时的运行测试,衰减速率小于1%/1000h,为大规模的系统集成和工程示范打下了坚实的基础。

经过多年的科学研究和技术攻关,SINAP已经建成了系统完备的氢能技术研发平台,开发了材料、电池、电堆和系统集成技术,掌握了关键设备和电堆模组耦合等核心技术20kW高温电解制氢装置的建设与成功运行标志着该技术日臻成熟。下一步该装置将与分布式光伏发电系统集成,进一步验证可再生能源制氢技术,未来也将与国内外企业合作,共同推进高温电解制氢技术的发展,实现示范应用。

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