中国石化自主研发的兆瓦级质子交换膜电解水制氢装置一次开车成功

中国石化 2022-12-14

2022年12月10日，中国石化国产化兆瓦级质子交换膜（PEM）电解水制氢装置在燕山石化成功开车，并于当日实现全流程贯通。经检测，产品质量合格。

12月11日，氢气产量和压力达到设计值。这是中国石化首套开车运行的兆瓦级质子交换膜电解水制氢装置，由中国石化石科院和燕山石化共同开发、建设，应用国内国产化程度最高的单槽兆瓦级PEM电解水制氢成套设备，生产全过程实现零碳、零污染物排放，打通了自主技术“绿电”制“绿氢”流程，标志着中国石化PEM电解水制氢成套技术实现工业应用。

PEM电解水制氢技术

绿氢是最清洁的能源载体，是未来能源革命与产业发展的重要方向，是实现工业低碳化和能源清洁化的重要手段。中国石化践行绿色发展理念，致力于开发可再生能源电解制氢技术，满足绿氢发展需求。

PEM电解水制氢技术是与可再生能源耦合最好的制氢技术，具有制氢效率高、产氢压力大、动态响应快、负荷范围宽、无污染的特点，能适应可再生能源发电的波动性，满足离网发电要求。同时，该技术采用“零间隙”设计，体积小、启停速度快、操作灵活，是一种理想的加氢站站内制氢技术。

中国石化兆瓦级PEM电解水制氢装置

中国石化采取集成设计、一体成撬的设计理念，开发并建造了单槽兆瓦级PEM电解水制氢装置。整撬围绕电解槽进行整体布局和管路优化设计，撬内包括电解槽、电解槽供电系统、维持电解槽运行的水气分离系统，以及满足氢气质量要求的纯化系统，占地面积不到40平方米。相较于多电解槽组合而成的制氢装置，单电解槽技术难度大，对材料和制造工艺要求更高，但其体积小、功率密度高、成本更低，是电解槽未来发展的主要方向。

作为PEM电解水制氢装置核心设备的电解槽，采用自主开发的高性能阴、阳极催化剂和大尺寸均一膜电极，最大产氢量可达250标方/小时，功率调节范围5%~125%，产氢压力可达3兆帕，氢气纯度为99.999%。投产后，年产氢量可达200吨，可减少二氧化碳排放2000~4000吨。

由石科院工艺工程发展部、技术合作与开发部、新能源研究所组成的兆瓦级PEM电解水制氢技术服务团队在燕山石化进行开工服务

前期工作

在此之前，2021年11月4日，石科院和燕山石化合作开发建设的中国石化首套30标方/小时PEM电解水制氢示范站成功投用，标志着中国石化打通PEM制氢设备从关键材料、核心部件到系统集成的整套流程。通过完整的PEM电解水工艺运行，验证了催化剂、膜电极以及电解槽组装、密封技术的可靠性，为兆瓦级PEM电解水制氢装置开发奠定了坚实基础。