近日，申能集團旗下上海氫晨新能源科技有限公司（簡稱“氫晨科技”）的全資子公司上海氫盛創合能源科技有限公司（簡稱“氫盛能源”）發布自主研發的兆瓦級大功率質子交換膜（PEM）電解槽，單槽額定制氫量250標方/時，可在5%-150%的寬功率輸入范圍內穩定運行，實現了電解槽產品性能和經濟性的大幅提升。兆瓦級PEM電解槽有望解決制氫、儲氫環節的一系列技術難題，助力實現“雙碳”目標。
自主技術革新，加速氫能商業化
實現碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的能源系統變革，氫氣既是重要的工業原料，又是可大規模、跨季節儲能的介質，有望成為新型能源體系的重要載體。國家發改委、國家能源局聯合印發的《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》明確指出，氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，要充分發揮氫能作為可再生能源規模化高效利用的重要載體作用及其大規模、長周期儲能優勢，促進異質能源跨地域和跨季節優化配置，推動氫能、電能和熱能系統融合，促進形成多元互補融合的現代能源供應體系。
據介紹，目前國內普遍采用堿性電解制氫技術，因啟停時間長、動態響應慢，難以適應具有快速波動特性的可再生能源市場需求。而PEM電解裝置具有更寬廣的工作范圍和更短的響應時間，但因技術、設計和制造等環節技術不成熟，國內PEM電解槽總體還處于小規模示范應用階段，導致單槽功率小、購置成本和運行電耗較高。
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、流場設計、制備工藝與裝備開發的研發團隊，基于在燃料電池行業的長期技術積累，持續投入近億元研發資金，開發了高性能催化劑技術、大面積膜電極涂布技術、高精度流場板制造技術和高一致電解槽疊裝技術，變革了現有電解槽的材料、結構和工藝體系，解決了產品性能和可靠性問題。
圖為氫盛能源自主研發的兆瓦級PEM電解槽
氫盛能源總經理郭維平表示，250標方/時的PEM電解槽平臺化產品，能直接制取3.5MPa的高壓氫氣，可耐受5000次壓力循環，峰值電流密度可達30000A/m2，不僅可實現分鐘級啟停和秒級動態響應，而且可在5%-150%的功率范圍內可靠運行，高度適配風光發電的波動性。該產品通過了數十項試驗驗證，初始氫中氧濃度僅為0.1%，遠低于運行業標準2%，電解槽標配小室電壓監測模塊，實現在線監測，保障電解槽壽命和系統安全。
技術自主可控，應用領域廣闊
氫盛能源團隊通過高集成度設計，減少零部件數量和組裝難度，電解槽一級零部件國產化率達到100%，材料和部件國產化率總體超過90%，在提高單槽功率、產氫壓力和減少能耗的基礎上，進一步降低了產品成本。
由于具有高集成設計和國產化的優勢，氫盛能源兆瓦級PEM電解槽的購置成本實現大幅下降，由此前堿性電解槽的4倍降至2倍左右。結合PEM電解槽低電耗和高殘值的特性，250標方/時的PEM電解槽解決了產品先進性與全生命周期成本問題，滿足大規模商業化的條件。未來，除用于制氫外，還將廣泛應用在能源化工業波動余電、新能源離網及海上風電制氫等領域。
據悉，氫晨科技是在申能集團、臨港集團、中國（上海）自由貿易試驗區臨港新片區管委會和上海交通大學等共同孵化和投資的高科技企業。今年6月，臨港新片區相關負責人表示，未來三年，臨港新片區將以構建世界級制造業集群為目標，加快形成新型儲能、高端裝備等一批千億級產業集群，持續每年固定資產投資400億元以上。
近年來，申能集團持續推動“三縱三橫”氫能戰略縱深發展，構建申能特色氫能全產業鏈，推動核心產品在氫能應用場景示范項目落地。申能集團通過不斷打通氫能發展“制—儲—運—加—用”等關鍵環節堵點，持續推動行業加快由導入期向產業化發展，為早日實現“雙碳”目標做出申能貢獻。
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