截至11月15日，中國華能集團有限公司牽頭研制的首套1300標準立方米/時堿性電解水制氫系統(tǒng)在華能四川彭州制氫站已投運一周，電流密度、產(chǎn)氫量等指標達到額定值，實現(xiàn)20%~100%的變載。這一突破標志著國際上商業(yè)示范的單體產(chǎn)氫量最大的堿性電解槽成功投運，對推動我國綠氫產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展具有重要意義。

據(jù)了解，該制氫系統(tǒng)由華能四川公司與華能清能院合作研制。其核心設(shè)備1300標準立方米/時高電流密度壓力型堿水電解槽，采用了華能自主開發(fā)的新型析氫、析氧電催化劑，并且對流場結(jié)構(gòu)進行了創(chuàng)新，實現(xiàn)了較高的電、熱、質(zhì)均一性，從而能夠達到5000安培/平方米的高電流密度運行，同時維持較低的電化學過電位，整體能耗比較低。“這相當于電解槽的體積比傳統(tǒng)的1000標準立方米/時電解槽縮小約20%，設(shè)備單位投資節(jié)省25%左右，但產(chǎn)氫量提升30%，既節(jié)省了原料又提高了效率。”華能清能院氫能部主任王金意介紹說。

技術(shù)的創(chuàng)新絕非一日之功。在系統(tǒng)研發(fā)的整個過程中，研究人員孜孜不倦，逐個突破難題。在實驗室研發(fā)階段，研究團隊通過調(diào)控催化劑微觀形貌和組分，完成了鎳基合金析氫、析氧電極配方的開發(fā)，通過電極表面堿液微通道傳輸促進了電極反應，提升了其催化活性;在電極制備階段，以高活性鎳基合金配方為基礎(chǔ)，開發(fā)了基于等離子噴涂—去合金工藝的多孔電極制備技術(shù)，可實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化與大面積制備。特別是在電極板流場結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，研究人員創(chuàng)新性地提出了定量評價電解小室內(nèi)流場均一性的多尺度設(shè)計參量，建立了商業(yè)尺寸電極板流場構(gòu)造設(shè)計策略，設(shè)計出多相流各向高效均勻分布的新型立體波紋網(wǎng)電極板結(jié)構(gòu)，流動均一性相較傳統(tǒng)乳凸結(jié)構(gòu)提高15%以上，顯著提升了電解槽性能。

“我們嘗試突破傳統(tǒng)技術(shù)方式走高電流密度電極技術(shù)路線，當時也遭受了很多質(zhì)疑，大家對方案的經(jīng)濟性和安全性不太放心。”在談及研發(fā)過程中的技術(shù)突破時，王金意回憶道，“針對這些問題，研究團隊反復測試，為了優(yōu)化合金配比和工藝，完成了近百個組合的篩選。最終，我們通過多次小試、樣機測試比較，確定了1300標準立方米/時的電解水制氫部件方案。”

據(jù)悉，該項目于2021年3月立項，2023年2月開工，5月電解系統(tǒng)出廠驗收，8月完成現(xiàn)場安裝，10月完成配套工程驗收，開始投料試車。

未來，華能將進一步開拓與新型能源基地結(jié)合的氫能全產(chǎn)業(yè)鏈，依托集團強大的新能源電力資源，尋找適宜的氫能發(fā)展模式和應用場景，打通制—儲—用全鏈條，為中國的綠氫發(fā)展和“雙碳”目標的實現(xiàn)作出貢獻。