小小一滴“水”，給氫能帶來“加速度”

氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，對減少二氧化碳等溫室氣體排放、實現(xiàn)碳達峰碳中和目標(biāo)具有重要意義。在未來的國家能源體系中，氫能將成為重要組成部分，也是用于終端實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體。氫能產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向。隨著技術(shù)進步和應(yīng)用推廣，氫能有望在能源領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，為可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。

電解水制氫具有綠色環(huán)保、生產(chǎn)靈活、純度高等特點,是理想的綠色生產(chǎn)技術(shù)之一。電解水制氫技術(shù)是利用電能將水分解成氫氣和氧氣的技術(shù)。通過一對浸沒在電解液中的電極，中間隔以防止氣體滲透的隔膜組成電解池，在直流電作用下，水發(fā)生電解，陰極釋放出氫氣，陽極釋放出氧氣。

堿性電解水制氫系統(tǒng)主要包括電解槽、氣液分離、補水配堿、直流電源以及控制系統(tǒng)五部分，依據(jù)氣體純度需求，考慮是否配置氫氣純化裝置。制氫系統(tǒng)通過配堿泵將配好的堿液打入制氫系統(tǒng)，給電解槽通以直流電，當(dāng)電解電流上升到一定數(shù)值時，電解槽內(nèi)的水被電解成氫氣和氧氣，借助循環(huán)泵的揚程和氣體升力，分別進入氫分離器和氧分離器，在重力的作用下氫氣和堿液分離，電解液回流至堿水電解槽，氣體進入氣體冷卻系統(tǒng)，冷卻后的氣體進入氣體捕滴器，進一步去除氣體中的液滴，液滴返回到堿液中，氣體經(jīng)過純度檢測后，進行排空或者收集處理。

2023年9月27日，8MW級堿性電解水制氫穩(wěn)暫態(tài)試驗檢測平臺正式落成，該測試平臺設(shè)計適用于不同型式堿性電解槽的制氫系統(tǒng)工藝，采用了創(chuàng)新的工藝流程和全方位的檢測監(jiān)控系統(tǒng)，通過適應(yīng)寬負載調(diào)節(jié)控制的堿性電解水制氫工藝控制技術(shù)，實現(xiàn)氣液分離后端循環(huán)與電解槽堿液供應(yīng)解耦，降低輔機運行狀態(tài)對電解槽性能測試的影響；設(shè)計波動運行流量緩沖裝置，在壓力條件下堿液與氫氣/氧氣多過程分離、非線性調(diào)節(jié)；研究新型壓力差控制策略，增加氫氧雜質(zhì)控制維度，拓展電解槽最低運行下限；實時觀測氣液分離兩相流狀態(tài)。該測試平臺能夠?qū)崿F(xiàn)電解槽堿液流量、入口溫度、出口壓差的穩(wěn)定控制和大范圍調(diào)節(jié)，能精確測量整流器、電解槽、氣液分離等核心部件的技術(shù)指標(biāo)，能評價電解水制氫系統(tǒng)的穩(wěn)暫態(tài)性能。

“雙碳”背景下，我國氫能產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，該測試平臺的技術(shù)標(biāo)準作為一種規(guī)范,為大型并網(wǎng)或離網(wǎng)制氫示范工程提供設(shè)備選型、型式試驗及運行驗證工作；為電解水制氫系統(tǒng)的質(zhì)量評價和標(biāo)準制修訂工作提供實際數(shù)據(jù)支撐。讓氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有章可循，保障氫能裝備安全可靠，促進氫能技術(shù)的發(fā)展。

文稿根據(jù)專家采訪《8MW級堿性電解水制氫穩(wěn)暫態(tài)試驗檢測平臺》整理

中國科協(xié)科普部

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