近日，申能集團(tuán)旗下上海氫晨新能源科技有限公司（簡(jiǎn)稱“氫晨科技”）的全資子公司上海氫盛創(chuàng)合能源科技有限公司（簡(jiǎn)稱“氫盛能源”）發(fā)布自主研發(fā)的兆瓦級(jí)大功率質(zhì)子交換膜（PEM）電解槽，單槽額定制氫量250標(biāo)方/時(shí)，可在5%-150%的寬功率輸入范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了電解槽產(chǎn)品性能和經(jīng)濟(jì)性的大幅提升。兆瓦級(jí)PEM電解槽有望解決制氫、儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)的一系列技術(shù)難題，助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
自主技術(shù)革新，加速氫能商業(yè)化
實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是一場(chǎng)廣泛而深刻的能源系統(tǒng)變革，氫氣既是重要的工業(yè)原料，又是可大規(guī)模、跨季節(jié)儲(chǔ)能的介質(zhì)，有望成為新型能源體系的重要載體。國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》明確指出，氫能是未來(lái)國(guó)家能源體系的重要組成部分，要充分發(fā)揮氫能作為可再生能源規(guī)模化高效利用的重要載體作用及其大規(guī)模、長(zhǎng)周期儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)異質(zhì)能源跨地域和跨季節(jié)優(yōu)化配置，推動(dòng)氫能、電能和熱能系統(tǒng)融合，促進(jìn)形成多元互補(bǔ)融合的現(xiàn)代能源供應(yīng)體系。
據(jù)介紹，目前國(guó)內(nèi)普遍采用堿性電解制氫技術(shù)，因啟停時(shí)間長(zhǎng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，難以適應(yīng)具有快速波動(dòng)特性的可再生能源市場(chǎng)需求。而PEM電解裝置具有更寬廣的工作范圍和更短的響應(yīng)時(shí)間，但因技術(shù)、設(shè)計(jì)和制造等環(huán)節(jié)技術(shù)不成熟，國(guó)內(nèi)PEM電解槽總體還處于小規(guī)模示范應(yīng)用階段，導(dǎo)致單槽功率小、購(gòu)置成本和運(yùn)行電耗較高。
為破解PEM電解槽“做不大、買不起和用不起”的難題，氫盛能源組建了從材料研發(fā)、流場(chǎng)設(shè)計(jì)、制備工藝與裝備開發(fā)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，基于在燃料電池行業(yè)的長(zhǎng)期技術(shù)積累，持續(xù)投入近億元研發(fā)資金，開發(fā)了高性能催化劑技術(shù)、大面積膜電極涂布技術(shù)、高精度流場(chǎng)板制造技術(shù)和高一致電解槽疊裝技術(shù)，變革了現(xiàn)有電解槽的材料、結(jié)構(gòu)和工藝體系，解決了產(chǎn)品性能和可靠性問(wèn)題。
圖為氫盛能源自主研發(fā)的兆瓦級(jí)PEM電解槽
氫盛能源總經(jīng)理郭維平表示，250標(biāo)方/時(shí)的PEM電解槽平臺(tái)化產(chǎn)品，能直接制取3.5MPa的高壓氫氣，可耐受5000次壓力循環(huán)，峰值電流密度可達(dá)30000A/m2，不僅可實(shí)現(xiàn)分鐘級(jí)啟停和秒級(jí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而且可在5%-150%的功率范圍內(nèi)可靠運(yùn)行，高度適配風(fēng)光發(fā)電的波動(dòng)性。該產(chǎn)品通過(guò)了數(shù)十項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證，初始?xì)渲醒鯘舛葍H為0.1%，遠(yuǎn)低于運(yùn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2%，電解槽標(biāo)配小室電壓監(jiān)測(cè)模塊，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，保障電解槽壽命和系統(tǒng)安全。
技術(shù)自主可控，應(yīng)用領(lǐng)域廣闊
氫盛能源團(tuán)隊(duì)通過(guò)高集成度設(shè)計(jì)，減少零部件數(shù)量和組裝難度，電解槽一級(jí)零部件國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到100%，材料和部件國(guó)產(chǎn)化率總體超過(guò)90%，在提高單槽功率、產(chǎn)氫壓力和減少能耗的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低了產(chǎn)品成本。
由于具有高集成設(shè)計(jì)和國(guó)產(chǎn)化的優(yōu)勢(shì)，氫盛能源兆瓦級(jí)PEM電解槽的購(gòu)置成本實(shí)現(xiàn)大幅下降，由此前堿性電解槽的4倍降至2倍左右。結(jié)合PEM電解槽低電耗和高殘值的特性，250標(biāo)方/時(shí)的PEM電解槽解決了產(chǎn)品先進(jìn)性與全生命周期成本問(wèn)題，滿足大規(guī)模商業(yè)化的條件。未來(lái)，除用于制氫外，還將廣泛應(yīng)用在能源化工業(yè)波動(dòng)余電、新能源離網(wǎng)及海上風(fēng)電制氫等領(lǐng)域。
據(jù)悉，氫晨科技是在申能集團(tuán)、臨港集團(tuán)、中國(guó)（上海）自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)臨港新片區(qū)管委會(huì)和上海交通大學(xué)等共同孵化和投資的高科技企業(yè)。今年6月，臨港新片區(qū)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，未來(lái)三年，臨港新片區(qū)將以構(gòu)建世界級(jí)制造業(yè)集群為目標(biāo)，加快形成新型儲(chǔ)能、高端裝備等一批千億級(jí)產(chǎn)業(yè)集群，持續(xù)每年固定資產(chǎn)投資400億元以上。
近年來(lái)，申能集團(tuán)持續(xù)推動(dòng)“三縱三橫”氫能戰(zhàn)略縱深發(fā)展，構(gòu)建申能特色氫能全產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)核心產(chǎn)品在氫能應(yīng)用場(chǎng)景示范項(xiàng)目落地。申能集團(tuán)通過(guò)不斷打通氫能發(fā)展“制—儲(chǔ)—運(yùn)—加—用”等關(guān)鍵環(huán)節(jié)堵點(diǎn)，持續(xù)推動(dòng)行業(yè)加快由導(dǎo)入期向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，為早日實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)做出申能貢獻(xiàn)。
