科威爾氫能引領(lǐng)電解水材料級(jí)測試前沿技術(shù)

氫能作為未來低碳發(fā)展的主要清潔能源，已成為全球共識(shí)。其中，電解水制氫技術(shù)作為構(gòu)建氫電協(xié)同的重要領(lǐng)域，受到氫能行業(yè)的高度關(guān)注。電解制氫技術(shù)主要分為堿性電解槽（ALK）、質(zhì)子交換膜電解槽（PEM）和陰離子交換膜電解槽（AEM）等。

ALK電解槽因其技術(shù)成熟和成本低，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的大規(guī)模制氫項(xiàng)目。PEM電解槽則具備高電流密度、與綠色電力耦合性強(qiáng)和環(huán)境友好等特點(diǎn)，受到越來越多的關(guān)注。AEM電解槽采用非貴金屬催化劑，并具備快速啟動(dòng)等特點(diǎn)，被認(rèn)為是未來重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)之一。

電解水材料的開發(fā)需要研發(fā)一系列的組件后采用“非原位”和“原位”兩種測試方法進(jìn)行篩選并作為電解槽的候選材料。當(dāng)測試結(jié)果滿足預(yù)期時(shí)，材料隨后用于制備組件進(jìn)行測試，如催化劑涂層膜(CCM）或膜電極組件（MEA）、雙極板、隔膜等進(jìn)行原位測試。符合預(yù)期結(jié)果的單電池一般是直接使用或擴(kuò)大到所需的幾何面積后，集成在短堆中進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。原位測試一般是通過各部件集成后，并模擬在實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)行的工況條件進(jìn)行測試，根據(jù)測試出的指標(biāo)綜合評估性能。

對于電解水材料的常用的原位測試包括：

性能測試：極化曲線、敏感性測試、EIS、循環(huán)伏安法測CV、穩(wěn)態(tài)載荷和動(dòng)態(tài)加載測試；

耐久測試：穩(wěn)態(tài)載荷和動(dòng)態(tài)載荷下性能衰減測試；

加速測試：加速壽命測試和加速應(yīng)力測試。

電解水材料受到不同的操作條件的影響，通過建立參考操作條件表，使不同的單電池或短堆進(jìn)行同樣的測試，從而評估不同材料的性能，并進(jìn)行對比，參考的操作條件應(yīng)模擬實(shí)際運(yùn)行工況。但在某些情況下，材料級(jí)別的測試需在正常操作條件之外的情況下進(jìn)行，并且可能是一些破壞性的測試。操作條件由兩組參數(shù)組成：首先，可設(shè)定的測試參數(shù)被定義為測試輸入?yún)?shù)（TIP）。其次，僅反饋的參數(shù)定義為測試輸出參數(shù)（TOP），并且TIPs（測量和控制）和TOPs（僅測量）的器件原則上應(yīng)盡可能靠近單電池的相關(guān)位置。常規(guī)測試中三種不同的電解水技術(shù)的均具備對應(yīng)的參考操作條件（TIPs和TOPs）。

當(dāng)操作條件偏離參考操作條件時(shí)，對單電池和短堆性能和耐久性產(chǎn)生相對影響的因素被稱為“應(yīng)力”。通過改變操作條件、加載方式，并考慮機(jī)械性能、泄露、水質(zhì)及環(huán)境等因素，建立一套由多個(gè)連續(xù)階段組成的測試方法，并進(jìn)行原位測試，量化各種影響因素對性能和耐久性產(chǎn)生的影響。在制氫系統(tǒng)中，兩個(gè)主要參數(shù)決定了技術(shù)差異，即：(i)操作條件：溫度和壓力；（ii）離子傳導(dǎo)率以及反應(yīng)活性。因此，在測試過程中為了更好的系統(tǒng)性的評價(jià)電解水材料性能，需要通過不同的操作條件進(jìn)行測試并對比，如入口溫度、壓力、水流量等參數(shù)的不同對于性能的影響；同時(shí)，在壽命加速與耐久性的驗(yàn)證測試過程中需要組合不同的操作條件并完成長時(shí)間的測試。

針對電解水的材料級(jí)驗(yàn)證測試，包括邊界性能測試、敏感性測試、電化學(xué)測試以及耐久測試等，科威爾推出了E500系列單池測試系統(tǒng)，覆蓋PEM/ALK/AEM的測試需求。用戶可選擇桌面式單池常壓/高壓測試系統(tǒng)和單池多通道測試系統(tǒng)。

產(chǎn)品優(yōu)勢：

水路流量、溫度和壓力自動(dòng)寬范圍高精度控制監(jiān)測功能；

產(chǎn)氣預(yù)處理功能，氣體流量在線測量與快速取樣分析功能；

支持敏感性、極化和耐久性測試能力；

氫氣泄漏檢測、緊急排風(fēng)等安全保護(hù)功能；

自定義腳本編程功能，支持多通道數(shù)據(jù)同時(shí)存儲(chǔ)、圖形多軸和圖標(biāo)跟隨；

電化學(xué)集成能力，支持EIS, CV等電化學(xué)測試；

支持多種規(guī)格PEM電解水專用夾具選配，包括5cm2、16cm2、25cm2；

滿足歐盟JRC電解槽相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)。