近日，申能集团旗下上海氢晨新能源科技有限公司（简称“氢晨科技”）的全资子公司上海氢盛创合能源科技有限公司（简称“氢盛能源”）发布自主研发的兆瓦级大功率质子交换膜（PEM）电解槽，单槽额定制氢量250标方/时，可在5%-150%的宽功率输入范围内稳定运行，实现了电解槽产品性能和经济性的大幅提升。兆瓦级PEM电解槽有望解决制氢、储氢环节的一系列技术难题，助力实现“双碳”目标。
自主技术革新，加速氢能商业化
实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的能源系统变革，氢气既是重要的工业原料，又是可大规模、跨季节储能的介质，有望成为新型能源体系的重要载体。国家发改委、国家能源局联合印发的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》明确指出，氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，要充分发挥氢能作为可再生能源规模化高效利用的重要载体作用及其大规模、长周期储能优势，促进异质能源跨地域和跨季节优化配置，推动氢能、电能和热能系统融合，促进形成多元互补融合的现代能源供应体系。
据介绍，目前国内普遍采用碱性电解制氢技术，因启停时间长、动态响应慢，难以适应具有快速波动特性的可再生能源市场需求。而PEM电解装置具有更宽广的工作范围和更短的响应时间，但因技术、设计和制造等环节技术不成熟，国内PEM电解槽总体还处于小规模示范应用阶段，导致单槽功率小、购置成本和运行电耗较高。
为破解PEM电解槽“做不大、买不起和用不起”的难题，氢盛能源组建了从材料研发、流场设计、制备工艺与装备开发的研发团队，基于在燃料电池行业的长期技术积累，持续投入近亿元研发资金，开发了高性能催化剂技术、大面积膜电极涂布技术、高精度流场板制造技术和高一致电解槽叠装技术，变革了现有电解槽的材料、结构和工艺体系，解决了产品性能和可靠性问题。
图为氢盛能源自主研发的兆瓦级PEM电解槽
氢盛能源总经理郭维平表示，250标方/时的PEM电解槽平台化产品，能直接制取3.5MPa的高压氢气，可耐受5000次压力循环，峰值电流密度可达30000A/m2，不仅可实现分钟级启停和秒级动态响应，而且可在5%-150%的功率范围内可靠运行，高度适配风光发电的波动性。该产品通过了数十项试验验证，初始氢中氧浓度仅为0.1%，远低于运行业标准2%，电解槽标配小室电压监测模块，实现在线监测，保障电解槽寿命和系统安全。
技术自主可控，应用领域广阔
氢盛能源团队通过高集成度设计，减少零部件数量和组装难度，电解槽一级零部件国产化率达到100%，材料和部件国产化率总体超过90%，在提高单槽功率、产氢压力和减少能耗的基础上，进一步降低了产品成本。
由于具有高集成设计和国产化的优势，氢盛能源兆瓦级PEM电解槽的购置成本实现大幅下降，由此前碱性电解槽的4倍降至2倍左右。结合PEM电解槽低电耗和高残值的特性，250标方/时的PEM电解槽解决了产品先进性与全生命周期成本问题，满足大规模商业化的条件。未来，除用于制氢外，还将广泛应用在能源化工业波动余电、新能源离网及海上风电制氢等领域。
据悉，氢晨科技是在申能集团、临港集团、中国（上海）自由贸易试验区临港新片区管委会和上海交通大学等共同孵化和投资的高科技企业。今年6月，临港新片区相关负责人表示，未来三年，临港新片区将以构建世界级制造业集群为目标，加快形成新型储能、高端装备等一批千亿级产业集群，持续每年固定资产投资400亿元以上。
近年来，申能集团持续推动“三纵三横”氢能战略纵深发展，构建申能特色氢能全产业链，推动核心产品在氢能应用场景示范项目落地。申能集团通过不断打通氢能发展“制—储—运—加—用”等关键环节堵点，持续推动行业加快由导入期向产业化发展，为早日实现“双碳”目标做出申能贡献。
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