12月10日，中國石化國產(chǎn)化兆瓦級質(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(dāng)日實現(xiàn)全流程貫通。經(jīng)檢測，產(chǎn)品質(zhì)量合格。
12月11日，氫氣產(chǎn)量和壓力達到設(shè)計值。這是中國石化首套開車運行的兆瓦級質(zhì)子交換膜電解水制氫裝置，由中國石化石科院和燕山石化共同開發(fā)、建設(shè)，應(yīng)用國內(nèi)國產(chǎn)化程度最高的單槽兆瓦級PEM電解水制氫成套設(shè)備，生產(chǎn)全過程實現(xiàn)零碳、零污染物排放，打通了自主技術(shù)“綠電”制“綠氫”流程，標(biāo)志著中國石化PEM電解水制氫成套技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。
綠氫是最清潔的能源載體，是未來能源革命與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，是實現(xiàn)工業(yè)低碳化和能源清潔化的重要手段。中國石化踐行綠色發(fā)展理念，致力于開發(fā)可再生能源電解制氫技術(shù)，滿足綠氫發(fā)展需求。
PEM電解水制氫技術(shù)是與可再生能源耦合最好的制氫技術(shù)，具有制氫效率高、產(chǎn)氫壓力大、動態(tài)響應(yīng)快、負(fù)荷范圍寬、無污染的特點，能適應(yīng)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(shù)采用“零間隙”設(shè)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(shù)。
中國石化采取集成設(shè)計、一體成撬的設(shè)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(shè)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)，占地面積不到40平方米。相較于多電解槽組合而成的制氫裝置，單電解槽技術(shù)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、成本更低，是電解槽未來發(fā)展的主要方向。
作為PEM電解水制氫裝置核心設(shè)備的電解槽，采用自主開發(fā)的高性能陰、陽極催化劑和大尺寸均一膜電極，最大產(chǎn)氫量可達250標(biāo)方/小時，功率調(diào)節(jié)范圍5%~125%，產(chǎn)氫壓力可達3兆帕，氫氣純度為99.999%。投產(chǎn)后，年產(chǎn)氫量可達200噸，可減少二氧化碳排放2000~4000噸。
在此之前，2021年11月4日，石科院和燕山石化合作開發(fā)建設(shè)的中國石化首套30標(biāo)方/小時PEM電解水制氫示范站成功投用，標(biāo)志著中國石化打通PEM制氫設(shè)備從關(guān)鍵材料、核心部件到系統(tǒng)集成的整套流程。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(shù)的可靠性，為兆瓦級PEM電解水制氫裝置開發(fā)奠定了堅實基礎(chǔ)。
下一步，石科院、燕山石化等單位將緊密合作，加快催化劑、膜電極技術(shù)迭代，整合相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，進一步降低裝置成本，提高PEM電解水制氫技術(shù)市場競爭力。
今年以來，PEM電解槽項目落地速度加快，據(jù)全球氫能不完全統(tǒng)計，國內(nèi)已有多個PEM電解槽項目有突破性進展，其中有7個項目達到MW級。
1、青海華電德令哈3兆瓦光伏制氫項目
11月3日，青海省首個綠電制氫項目——華電德令哈3兆瓦光伏制氫項目正式開工建設(shè)，標(biāo)志著氫能產(chǎn)業(yè)在高海拔地區(qū)邁出重要一步。該項目是目前中國規(guī)模最大的PEM制氫項目。
該項目位于青海省海西州德令哈市西出口，由華電青海公司投資建設(shè)，制氫規(guī)模600標(biāo)準(zhǔn)立方米/時，建設(shè)一座加氫能力500千克/天（12時）的加氫站，設(shè)置3套兆瓦級PEM電解水和20兆帕氫氣充裝系統(tǒng)。項目建成后，可積極引領(lǐng)當(dāng)?shù)啬茉葱袠I(yè)的綠色發(fā)展。
2、國家電網(wǎng)安徽六安兆瓦級制氫綜合利用項目
7月6日，國內(nèi)首座兆瓦級氫能綜合利用示范站在安徽六安投運，標(biāo)志著我國首次實現(xiàn)兆瓦級制氫-儲氫-氫能發(fā)電的全鏈條技術(shù)貫通，這是國內(nèi)首座兆瓦級電解純水制氫、儲氫及氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。
該示范站位于安徽省六安市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，額定裝機容量1兆瓦，占地面積7000余平方米，主要配備兆瓦級質(zhì)子交換膜制氫系統(tǒng)、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)和熱電聯(lián)供系統(tǒng)、風(fēng)光可再生能源發(fā)電系統(tǒng)、配電綜合樓等，是國內(nèi)首次對具有全自主知識產(chǎn)權(quán)“制、儲、發(fā)”氫能技術(shù)的全面驗證和工程應(yīng)用。
資料顯示，該項目于2020年6月在安徽六安開建，項目組成包括200Nm3/hPEM制氫+50kW*24燃料電池發(fā)電，由國網(wǎng)安徽省電力有限公司投資，國網(wǎng)六安供電公司承建。
據(jù)了解，該示范站采用先進的質(zhì)子交換膜水電解制氫技術(shù)，清潔零碳，年制氫可達70余萬標(biāo)立方、氫發(fā)電73萬千瓦時，對于推動氫能研究應(yīng)用、服務(wù)新型電力系統(tǒng)建設(shè)具有重要的示范引領(lǐng)作用。所制氫氣可在氫燃料電池車、氫能煉鋼、綠氫化工等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，氫能發(fā)電可用于區(qū)域電網(wǎng)調(diào)峰需求。
3、寧夏京能寧東發(fā)電有限責(zé)任公司氫能制儲加一體化項目
10月18日人民網(wǎng)消息，京能寧東發(fā)電公司的質(zhì)子膜法制氫及氫能制儲加一體化項目計劃今年竣工投運，綠氫將用于發(fā)展氫能交通。
該項目利用電廠屋頂光伏為氫能系統(tǒng)提供電力，通過氫站內(nèi)加氫設(shè)備給燃料電池重卡加氫，以達到氫能制、儲、加一體化的示范性效果，是國內(nèi)首個200Nm3/h (1WM)PEM綠電制氫系統(tǒng)在氫站制氫的商業(yè)化示范項目。
項目供應(yīng)商為陽光氫能科技有限公司（簡稱“陽光氫能”），由陽光氫能提供總制氫量200Nm3/h PEM集裝箱式一體化集成解決方案，包含IGBT制氫電源、PEM電解槽、智慧氫能管理系統(tǒng)等產(chǎn)品。2022年7月16日，陽光氫能制氫系統(tǒng)啟運發(fā)貨。
4、三峽烏蘭察布“源網(wǎng)荷儲一體化”關(guān)鍵技術(shù)研究與示范-“制-儲-運-加”氫能綜合示范項目
該項目由三峽集團負(fù)責(zé)投資建設(shè)，于2020年10月開工。項目設(shè)備將被安裝在烏蘭察布三峽集團現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)園區(qū)的制氫設(shè)備廠房內(nèi)，該項目為國內(nèi)第一個2.5MW級PEM制氫設(shè)備招標(biāo)項目，也是國內(nèi)第一個單電堆達MW級的PEM制氫項目。
項目供應(yīng)商為康明斯，由康明斯提供2.5MWPEM電解水制氫設(shè)備?？得魉笻yLYZER®-500制氫設(shè)備將采用集裝箱式供貨，各配套系統(tǒng)高度集成在兩個標(biāo)準(zhǔn)40英寸集裝箱內(nèi)，系統(tǒng)將采用兩個1.25MW電堆，額定產(chǎn)氫量500Nm3/h 。
此外，今年8月18日，東方電氣向三峽集團批量交付氫燃料電池?zé)犭娐?lián)供產(chǎn)品儀式在東方鍋爐成都園區(qū)隆重舉行。產(chǎn)品將用于三峽研究院烏蘭察布“源網(wǎng)荷儲”技術(shù)研發(fā)試驗基地的“制儲運加”氫能綜合示范項目，作為綠氫規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)研發(fā)驗證平臺，為三峽科研院綠氫技術(shù)未來發(fā)展提供有力支撐。
5、中石化中原油田兆瓦級可再生電力電解水制氫示范項目
該項目由中原油田牽頭，位于河南省濮陽市，電解功率為2.5MW，一天生產(chǎn)超純氫1.12噸，為中國石化首個兆瓦級PEM電解水制氫示范項目。項目由康明斯提供2.5MWPEM電解水制氫設(shè)備。
11月22日，中國石化中原油田消息，經(jīng)過7個多月的緊張施工，中國石化首個兆瓦級可再生電力電解水制氫示范項目即“綠電制綠氫”項目在中原油田順利實現(xiàn)中交，進入開車準(zhǔn)備階段，向年底項目投產(chǎn)發(fā)起全面沖刺。
該項目投產(chǎn)后預(yù)計年耗可再生電力電量2520萬千瓦時，相當(dāng)于減排二氧化碳2000余噸，與常規(guī)的堿性水電解制氫相比，該項目采用質(zhì)子膜電解水制氫工藝，日產(chǎn)高純度“綠氫”（氫氣純度為99.9995%）1.12噸，可加注60輛氫能公交車。
6、長江電力三峽壩區(qū)PEM制氫加氫一體站項目
該項目由隧道股份上海能建和長江設(shè)計集團所屬長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責(zé)任公司（長江院）共同承接，目前進入開工前期籌備階段。該項目是由中國長江電力集團在三峽壩區(qū)開展的PEM制氫加氫示范項目，也是國內(nèi)首個內(nèi)河氫燃料電池動力船舶及制氫加氫一體站項目。
該項目制氫規(guī)模為200Nm3/h(1WM)、加氫規(guī)模500kg/d，1套船用氫氣加注系統(tǒng)、1套車用氫氣加注系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、給排水等配套附屬設(shè)施，可為內(nèi)河氫燃料電池動力船以及三峽壩區(qū)內(nèi)旅游巴士提供加氫服務(wù)。
7、國電投白城兆瓦級PEM電解制氫系統(tǒng)裝備項目
該項目由國電投氫能公司（國氫科技）承建，電解槽已經(jīng)通過專家審核。2021年5月，國家電投氫能公司兆瓦級PEM電解制氫系統(tǒng)裝備招標(biāo)公告發(fā)布。根據(jù)后續(xù)報道，項目電解槽由國家電投長春綠動提供，剩余系統(tǒng)由北京中電豐業(yè)提供。
國電投的電解槽和大連化物所的電解槽代表的都是國內(nèi)一線的水平，目前的電解槽單槽產(chǎn)量基本都在50Nm3/h 左右的體量。
