12月10日,中国石化国产化兆瓦级质子交换膜(PEM)电解水制氢装置在燕山石化成功开车,并于当日实现全流程贯通,产品质量检测合格。该装置氢气产量和压力达到设计值。这是中国石化首套开车运行的兆瓦级质子交换膜电解水制氢装置,由中国石化石科院和燕山石化共同开发、建设,应用国内国产化程度最高的单槽兆瓦级PEM电解水制氢成套设备,生产全过程实现零碳、零污染物排放,打通了自主技术“绿电”制“绿氢”流程,标志着中国石化PEM电解水制氢成套技术实现工业应用。
绿氢是最清洁的能源载体,是未来能源革命与产业发展的重要方向,是实现工业低碳化和能源清洁化的重要手段。PEM电解水制氢技术是与可再生能源耦合最好的制氢技术,具有制氢效率高、产氢压力大、动态响应快、负荷范围宽、无污染的特点,能适应可再生能源发电的波动性,满足离网发电要求。同时,该技术采用“零间隙”设计,体积小、启停速度快、操作灵活,是一种理想的加氢站站内制氢技术。
中国石化采取集成设计、一体成撬的设计理念,开发并建造了单槽兆瓦级PEM电解水制氢装置。整撬围绕电解槽进行整体布局和管路优化设计,撬内包括电解槽、电解槽供电系统、维持电解槽运行的水气分离系统,以及满足氢气质量要求的纯化系统,占地面积不到40平方米。相较于多电解槽组合而成的制氢装置,单电解槽技术难度大,对材料和制造工艺要求更高,但其体积小、功率密度高、成本更低,是电解槽未来发展的主要方向。
作为PEM电解水制氢装置核心设备的电解槽,采用自主开发的高性能阴、阳极催化剂和大尺寸均一膜电极,最大产氢量可达250标方/小时,功率调节范围5%~125%,产氢压力可达3兆帕,氢气纯度为99.999%。投产后,年产氢量可达200吨,可减少二氧化碳排放2000~4000吨。