小さな水滴が水素エネルギーを「加速」させる

水素エネルギーは、資源が豊富で、環境に優しく、低炭素であり、幅広い用途に使用できる二次エネルギー源です。これは、二酸化炭素などの温室効果ガスの排出量を削減し、カーボンピークやカーボンニュートラルの目標を達成する上で大きな意義があります。将来の国家エネルギーシステムにおいて、水素エネルギーは、ターミナルにおけるグリーン化と低炭素化を実現するための重要な要素および重要なキャリアとなるでしょう。水素エネルギー産業は戦略的な新興産業であり、将来の産業の重要な発展方向です。水素エネルギーは、技術の進歩と利用の促進により、エネルギー分野においてますます重要な役割を果たし、持続可能な発展に貢献することが期待されています。

水電気分解による水素製造は、環境に優しく、生産の柔軟性が高く、純度が高いため、理想的なグリーン製造技術の 1 つです。水電気分解水素製造技術は、電気エネルギーを利用して水を水素と酸素に分解する技術です。電解セルは、電解質に浸漬された一対の電極と、ガスの浸透を防ぐための隔膜で構成されています。直流の作用により、水が電気分解され、陰極で水素が放出され、陽極で酸素が放出されます。

アルカリ水電解水素製造システムは、主に電解セル、気液分離、水補給およびアルカリ調製、直流電源および制御システムの 5 つの部分で構成されています。ガス純度の要件に応じて、水素精製装置を構成するかどうかを検討してください。水素製造システムは、調製されたアルカリ溶液をアルカリポンプを介して水素製造システムに送り込み、電解装置に直流を供給します。電解電流が一定値まで上昇すると、電解装置内の水が水素と酸素に電気分解されます。循環ポンプのヘッドとガスリフトの助けにより、水はそれぞれ水素分離器と酸素分離器に入ります。重力の作用により、水素とアルカリ溶液が分離され、電解質はアルカリ水電解装置に戻ります。ガスはガス冷却システムに入ります。冷却されたガスはガス液滴コレクターに入り、ガス中の液滴をさらに除去します。液滴はアルカリ溶液に戻ります。ガスの純度が検査された後、ガスは排出されるか、処理のために収集されます。

2023年9月27日、8MW級アルカリ水電解水素製造定常過渡試験・検出プラットフォームが正式に完成しました。テスト プラットフォームは、さまざまなタイプのアルカリ電解装置の水素製造システム プロセスに適するように設計されています。革新的なプロセスフローと包括的な検出および監視システムを採用しています。広範囲の負荷調整制御に適応するアルカリ水電解水素製造プロセス制御技術により、気液分離バックエンド循環と電解槽アルカリ液供給が分離され、補機の動作条件が電解槽の性能試験に与える影響が軽減されます。変動動作フローバッファ装置を設計し、圧力条件下でアルカリ液体と水素/酸素の多プロセス分離と非線形制御を実行します。新たな圧力差制御戦略を研究し、水素および酸素不純物の制御範囲を拡大し、電解装置の最小動作限界を拡大する。気液分離二相流状態をリアルタイムで観察します。この試験プラットフォームは、電解セルアルカリ溶液流量、入口温度、出口圧力差の安定した制御と広範囲な調整を実現し、整流器、電解セル、気液分離などのコアコンポーネントの技術指標を正確に測定し、水電解水素製造システムの定常状態と過渡状態の性能を評価することができます。

「デュアルカーボン」を背景に、わが国の水素エネルギー産業は活況を呈しています。この試験プラットフォームの技術標準は、仕様として、大規模な系統接続型またはオフグリッド型の水素製造実証プロジェクトのための機器の選択、型式試験、および動作検証を提供します。水電解水素製造システムの品質評価や規格策定・改定のための実データ支援を提供します。水素エネルギー産業の発展をより標準化し、水素エネルギー設備の安全性と信頼性を確保し、水素エネルギー技術の発展を促進します。

この記事は専門家インタビュー「8MW級アルカリ水電解水素製造定常過渡試験プラットフォーム」をもとにまとめたものです。

中国科学技術協会科学普及部

新華網

共同制作