【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，由我所催化基礎(chǔ)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室能源與環(huán)境小分子催化研究中心(509組群)鄧德會(huì)研究員和劉艷廷副研究員團(tuán)隊(duì)圍繞近岸/離岸海上風(fēng)電制氫的需求，研發(fā)出一條以海水為原料制備氫氣聯(lián)產(chǎn)淡水的新技術(shù)，并依托該技術(shù)完成了25千瓦級(jí)裝置的測試驗(yàn)證。
近年來，我國海上風(fēng)電裝機(jī)量持續(xù)大幅增加。截至2022年，我國海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量已突破3000萬千瓦，約占全球的54%，近岸/離岸海上風(fēng)電就地消納問題日益凸顯。發(fā)展基于海上風(fēng)電的電解水制氫技術(shù)對(duì)解決海上風(fēng)電就地消納和能源短缺問題，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。然而，海上風(fēng)電電解水制氫技術(shù)目前存在淡水資源緊缺、海水成分復(fù)雜等問題，亟需發(fā)展以海水為原料的綠氫制備新方法與新技術(shù)。
傳統(tǒng)堿性電解水制氫的電能利用率一般為65%至80%，未能利用的電能轉(zhuǎn)化為廢熱排放至環(huán)境中，造成了能源的嚴(yán)重浪費(fèi)。在本工作中，團(tuán)隊(duì)利用電解水產(chǎn)生的廢熱作為海水低溫制淡水的熱源，建立了廢熱回收系統(tǒng)，并與海水低溫淡化技術(shù)進(jìn)行集成耦合，研發(fā)出海水制氫聯(lián)產(chǎn)淡水新技術(shù)。相比傳統(tǒng)淡水電解水制氫，該技術(shù)省去了廢熱移除所必需的換熱器單元，以及與之配套的冷卻介質(zhì)，減少了設(shè)備成本與能耗。
在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)基于自主研發(fā)的鎧甲催化劑整體式電極，研制出25千瓦級(jí)海水制氫聯(lián)產(chǎn)淡水裝置。運(yùn)行結(jié)果顯示，以海水為原料可實(shí)現(xiàn)高效電解水制氫聯(lián)產(chǎn)淡水，氫氣產(chǎn)能可達(dá)3噸/年，氫氣純度≥99.999%，產(chǎn)生的淡水在滿足自身電解需求的基礎(chǔ)上，可額外聯(lián)產(chǎn)淡水6噸/年，淡水電導(dǎo)率≤20μs/cm，鹽度≤0.04ppt。同時(shí)，相比傳統(tǒng)淡水電解水制氫裝置，可將堿性電解水制氫系統(tǒng)的電能利用率提高10%以上，證明了海水制氫聯(lián)產(chǎn)淡水新技術(shù)的可行性與先進(jìn)性，有望為近岸/離岸海上風(fēng)電規(guī)模化制氫提供具備核心競爭力的技術(shù)支撐。
該工作得到國家自然科學(xué)基金、遼寧濱海實(shí)驗(yàn)室、中國科學(xué)院B類先導(dǎo)專項(xiàng)“功能納米系統(tǒng)的精準(zhǔn)構(gòu)筑原理與測量”等項(xiàng)目的資助。(文/圖 朱培鑫、劉艷廷)
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