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，并于當日實現(xiàn)全流程貫通，產(chǎn)品質(zhì)量檢測合格。12月11日，該裝置氫氣產(chǎn)量和壓力達到設計值。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，應用國內(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“綠電”制“綠氫”流程，標志著中國石化PEM電解水制氫成套技術實現(xiàn)工業(yè)應用。
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，滿足綠氫發(fā)展需求。
PEM電解水制氫技術是與可再生能源耦合最好的制氫技術，具有制氫效率高、產(chǎn)氫壓力大、動態(tài)響應快、負荷范圍寬、無污染的特點，能適應可再生能源發(fā)電的波動性，滿足離網(wǎng)發(fā)電要求。同時，該技術采用“零間隙”設計，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。
中國石化采取集成設計、一體成撬的設計理念，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)建設的中國石化首套30標方/小時PEM電解水制氫示范站成功投用，標志著中國石化打通PEM制氫設備從關鍵材料、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。
下一步，燕山石化、石科院等單位將緊密合作，加快催化劑、膜電極技術迭代，整合相關產(chǎn)業(yè)鏈，進一步降低裝置成本，提高PEM電解水制氫技術市場競爭力。
