在前不久結(jié)束的中國工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會第十九次會員代表大會暨2009年年會上,中船重工第七一八所制氫部主任王慶斌透露,該所在水電解制氫技術(shù)領(lǐng)域取得了新進(jìn)展,其研制開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的無石棉隔膜,已在制氫裝置上實現(xiàn)工業(yè)化穩(wěn)定運(yùn)行。這標(biāo)志著我國不僅擁有了世界上效率最高的的固體聚合物電解質(zhì)(SPE)水電解制氫技術(shù),還使該技術(shù)的單位氣體能耗降低了5%以上。
王慶斌表示,SPE水電解制氫技術(shù)是當(dāng)今世界電解效率最高的一種制氫技術(shù),此前由美、日等少數(shù)國家掌握。SPE制氫技術(shù)具有其他現(xiàn)場制氫技術(shù)所不具備的優(yōu)點,除產(chǎn)品氣體純度高外,還有維護(hù)量少、制氫成本低、沒有腐蝕性液體、對環(huán)境沒有任何污染等優(yōu)點,已從軍用走向民用。七一八所在上世紀(jì)80年代初開始跟蹤國外先進(jìn)技術(shù)并開展SPE技術(shù)的研究,終于取得突破性成果,實現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用,徹底打破了國外的技術(shù)壟斷。
據(jù)王慶斌介紹,電解槽是SPE制氫系統(tǒng)的核心部件,優(yōu)質(zhì)的電解石棉布是制氫質(zhì)量和效率的保證。傳統(tǒng)石棉隔膜在操作溫度超過90℃時不僅腐蝕率上升,還會產(chǎn)生機(jī)械變形,降低機(jī)械強(qiáng)度,造成氣體純度下降,裝置壽命縮短,嚴(yán)重的還會產(chǎn)生重大安全隱患。此外,石棉是致癌物,許多發(fā)達(dá)國家已頒布法令禁止使用。石棉原料礦儲量有限,近年來,優(yōu)質(zhì)原料已越來越少,不少企業(yè)為減少成本,降低使用要求,已給許多用戶造成損失甚至發(fā)生事故。因此,研制新型的隔膜替代石棉隔膜有著重要意義。七一八所于2008年研發(fā)成功產(chǎn)氣量為600m3/h的制氫裝置,其中使用了自主知識產(chǎn)權(quán)的無石棉隔膜,使我國水電解制氫技術(shù)成功地站在世界的最前端。由于設(shè)備成本大幅度降低,也使大規(guī)模制氫模式成為可能。截至目前的工業(yè)化應(yīng)用實踐證明,該成果可使單位氣體能耗降低5%以上。
據(jù)了解,開發(fā)研制新型電極催化材料,提高電流密度和電解槽效率,再配合無石棉隔膜的應(yīng)用,通過提高操作溫度來改進(jìn)電解槽的效率,降低制氫成本,是發(fā)展高效先進(jìn)電解槽的必由之路。
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氫能作為低碳和零碳能源正在脫穎而出。近年來,我國和美國、日本、加拿大、歐盟等都制定了氫能發(fā)展規(guī)劃,把發(fā)展氫能源作為21世紀(jì)新能源的戰(zhàn)略目標(biāo)。
目前水電解制氫技術(shù)的研發(fā)受到各國政府的重視與支持。在中國,這一技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用更具有特別的意義。
首先,水電解制氫技術(shù)在水電站、風(fēng)力發(fā)電和核電站可發(fā)揮調(diào)節(jié)互補(bǔ)作用,具有廣闊的應(yīng)用前景。如建設(shè)風(fēng)能—?dú)淠馨l(fā)電站,在利用風(fēng)能發(fā)電時,可用剩余電力生產(chǎn)氫氣,在風(fēng)能處于低谷時再利用氫進(jìn)行發(fā)電。其次,我國地域遼闊,能源轉(zhuǎn)換離不開氫能。我國有豐富的太陽能、風(fēng)能資源,通過電解水轉(zhuǎn)換成氫氣進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)化和儲存、運(yùn)輸,有望成為有效解決峰谷、傳輸和電網(wǎng)波動問題的最佳途徑之一。再其次,核能、生物質(zhì)能等新能源的發(fā)展也離不開水電解制氫技術(shù)。可喜的是,所有嘗試目前都已取得了一定的進(jìn)展。
國外氫能發(fā)展已不再單純停留在技術(shù)領(lǐng)域,而是產(chǎn)生了“氫能經(jīng)濟(jì)”新經(jīng)濟(jì)模式的理念。按照美國氫能技術(shù)路線圖,到2040年美國將走進(jìn)“氫能經(jīng)濟(jì)”時代,氫能將取代石化能源成為市場上最廣泛使用的終端能源。
中國的中長期科技發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略也把氫能列為重點之一,有關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)表現(xiàn)出了極大的熱情。目前我國已在制氫技術(shù)方面進(jìn)行了開創(chuàng)性的工作,加上此前報道過的儲氫材料、氫能利用等方面的成果,標(biāo)志著我國已擁有一批氫能領(lǐng)域的知識產(chǎn)權(quán),其中有些研究工作已達(dá)到國際先進(jìn)水平。在不久的將來,中國有望成為氫能技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)先的國家之一。
作者:wy
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