小小一滴“水”，给氢能带来“加速度”
来源： 科普中国 发布时间：2024-01-25
氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，对减少二氧化碳等温室气体排放、实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。在未来的国家能源体系中，氢能将成为重要组成部分，也是用于终端实现绿色低碳转型的重要载体。氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。随着技术进步和应用推广，氢能有望在能源领域发挥越来越重要的作用，为可持续发展做出贡献。
电解水制氢具有绿色环保、生产灵活、纯度高等特点,是理想的绿色生产技术之一。电解水制氢技术是利用电能将水分解成氢气和氧气的技术。通过一对浸没在电解液中的电极，中间隔以防止气体渗透的隔膜组成电解池，在直流电作用下，水发生电解，阴极释放出氢气，阳极释放出氧气。
碱性电解水制氢系统主要包括电解槽、气液分离、补水配碱、直流电源以及控制系统五部分，依据气体纯度需求，考虑是否配置氢气纯化装置。制氢系统通过配碱泵将配好的碱液打入制氢系统，给电解槽通以直流电，当电解电流上升到一定数值时，电解槽内的水被电解成氢气和氧气，借助循环泵的扬程和气体升力，分别进入氢分离器和氧分离器，在重力的作用下氢气和碱液分离，电解液回流至碱水电解槽，气体进入气体冷却系统，冷却后的气体进入气体捕滴器，进一步去除气体中的液滴，液滴返回到碱液中，气体经过纯度检测后，进行排空或者收集处理。
2023年9月27日，8mw级碱性电解水制氢稳暂态试验检测平台正式落成，该测试平台设计适用于不同型式碱性电解槽的制氢系统工艺，采用了创新的工艺流程和全方位的检测监控系统，通过适应宽负载调节控制的碱性电解水制氢工艺控制技术，实现气液分离后端循环与电解槽碱液供应解耦，降低辅机运行状态对电解槽性能测试的影响；设计波动运行流量缓冲装置，在压力条件下碱液与氢气/氧气多过程分离、非线性调节；研究新型压力差控制策略，增加氢氧杂质控制维度，拓展电解槽最低运行下限；实时观测气液分离两相流状态。该测试平台能够实现电解槽碱液流量、入口温度、出口压差的稳定控制和大范围调节，能精确测量整流器、电解槽、气液分离等核心部件的技术指标，能评价电解水制氢系统的稳暂态性能。
“双碳”背景下，我国氢能产业蓬勃发展，该测试平台的技术标准作为一种规范,为大型并网或离网制氢示范工程提供设备选型、型式试验及运行验证工作；为电解水制氢系统的质量评价和标准制修订工作提供实际数据支撑。让氢能产业的发展有章可循，保障氢能装备安全可靠，促进氢能技术的发展。
文稿根据专家采访《8mw级碱性电解水制氢稳暂态试验检测平台》整理
中国科协科普部
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