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中國石化首套自主研發(fā)的兆瓦級質(zhì)子交換膜(PEM)電解水制氫裝置在燕山石化成功開車，并于當日貫通全流程，產(chǎn)出合格高純度氫氣。該項目年產(chǎn)氫180噸，可實現(xiàn)生產(chǎn)全過程零碳、零污染物排放。這是中國石化PEM電解水制氫成套技術首次工業(yè)化應用。
該項目由中石化石油化工科學研究院和燕山石化共同開發(fā)建設，采用“綠電”制“綠氫”。研發(fā)團隊采取集成設計、一體成撬的設計理念，開發(fā)并建造了單槽兆瓦級PEM電解水制氫裝置。整撬圍繞電解槽進行整體布局和管路優(yōu)化設計，撬內(nèi)包括電解槽、電解槽供電系統(tǒng)、維持電解槽運行的水氣分離系統(tǒng)，以及滿足氫氣質(zhì)量要求的純化系統(tǒng)，設備占地面積不到40平方米。
研發(fā)人員告訴記者，相較于多電解槽組合而成的制氫裝置，單電解槽技術難度大，對材料和制造工藝要求更高，但其體積小、功率密度高、成本低，是未來發(fā)展的主要方向。圍繞PEM電解水制氫裝置的核心設備——電解槽，研發(fā)團隊自主開發(fā)了陰極、陽極催化劑和大尺寸均一膜電極。單槽最大產(chǎn)氫量可達250標準立方米/時，功率調(diào)節(jié)范圍大，氫氣純度可達99.999%。
據(jù)了解，項目所產(chǎn)氫氣主要銷往北京、河北、山東等地。項目開發(fā)單位表示，將加快催化劑、膜電極技術迭代，整合相關產(chǎn)業(yè)鏈，進一步降低裝置成本，提高PEM電解水制氫技術市場競爭力。
PEM電解水制氫技術是與可再生能源耦合最好的“綠氫”制備技術，具有制氫效率高、負荷范圍寬、無污染等優(yōu)點，能適應可再生能源發(fā)電的波動性，滿足離網(wǎng)發(fā)電要求。同時，該技術采用“零間隙”設計，體積小、啟停速度快、操作靈活，是一種理想的加氫站站內(nèi)制氫技術。
2021年11月4日，燕山石化與石科院合作開發(fā)建設的中國石化首套30標準立方米/時PEM電解水制氫示范站成功投用，打通了PEM制氫設備從關鍵材料、核心部件到系統(tǒng)集成的整套流程，并通過完整的PEM電解水工藝運行，驗證了催化劑、膜電極以及電解槽組裝、密封技術的可靠性，為兆瓦級PEM電解水制氫裝置開發(fā)奠定了基礎。據(jù)悉，燕山石化是北京市目前最大的氫氣生產(chǎn)和供應企業(yè)，已列入北京市氫燃料電池城市示范群制氫重點企業(yè)名單目錄，日供氫能力達4.5噸。
