1、工業(yè)水電解制氫技術的發(fā)展與應用,報告人：薛賀來,一、引言 二、水電解制氫技術的發(fā)展概況 三、水電解制氫技術的應用和意義 四、氫能利用發(fā)展趨勢預測,引言,1、水電解制氫技術的發(fā)展軌跡 2、水電解制氫技術的發(fā)展目標,水電解制氫技術的發(fā)展軌跡,自從1800年尼爾森等人成功地將水電解成氫氣和氧氣以來，水電解制氫技術得到了飛速的發(fā)展。 上個世紀50年代初期，人們開始從碳氫化合物中制取大量廉價的氫氣，使水電解制氫技術的發(fā)展受到了一定的限制。從1955年1975年二十年間，采取水電解制氫方式得到的氫氣不足世界氫氣總產量的2%，水電解槽的銷量也極度萎縮。,近二十年來，由于工業(yè)生產的飛速發(fā)展和能源的日漸短缺，氫

2、氣的應用領域越來越廣，對氫氣的需求量也在逐年的增加。 上世紀八十年代，我國工業(yè)水電解制氫裝置以常壓設備為主。九十年代以后，加壓水電解制氫技術得到了飛速發(fā)展。,流程簡介,供水,供電,電解反應,H2 分離器,O2 分離器,H2 冷 卻 器,O2 冷 卻 器,H2 除濕器,O2 除濕器,H2 用戶,O2 用戶,水電解制氫技術的發(fā)展目標,近年來，我國和美國、日本、加拿大、歐盟等都制定了氫能發(fā)展規(guī)劃，把發(fā)展氫能源作為21世紀新能源的戰(zhàn)略目標。 據(jù)美國氫氣協(xié)會分析，2007年全球年生產氫氣超過5000萬噸，氫能作為低碳和零碳能源正在脫穎而出。專家普遍認為，10多年后氫能將被廣泛、大量利用。 我國已在氫能領

3、域取得了多方面的進展，在不久的將來有望成為氫能技術和應用領先的國家之一。,工業(yè)水電解制氫技術的發(fā)展概況,1、國外水電解制氫技術的發(fā)展 2、我國水電解制氫技術的發(fā)展,國外水電解制氫技術的發(fā)展,挪威海德魯公司,挪威海德魯公司,加拿大斯圖亞特公司,表1：工業(yè)水電解制氫裝置的現(xiàn)狀與研制,德國魯奇公司,我國水電解制氫技術的發(fā)展,我國水電解制氫技術的發(fā)展，經歷了從小到大、從常壓到加壓、從氣動儀表控制到PLC全自動控制的發(fā)展歷程。 現(xiàn)在國內幾家主要從事水電解制氫裝置生產的單位，均是通過718所取得的生產技術，故下面著重介紹一下718所水電解制氫技術的研制和發(fā)展概況。,企業(yè)簡介,中國船舶重工集團公司第七一八研

4、究所（邯鄲凈化設備研究所）成立于一九六六年，位于美麗富饒的華北大平原南部河北省邯鄲市，占地面積60余萬平方米 ，是一個集科研生產、設計開發(fā)、技術服務于一體的科研機構，是國家重點支持發(fā)展的國防科研院所。全所現(xiàn)有事業(yè)編制職工700多人，企業(yè)編制人員500多人，其中研究員60多人；高級工程師300多人；工程師和其他科研人員500多人。,企業(yè)資質,ISO9000體系認證、海軍第二方質量體系認證 環(huán)境管理體系和職業(yè)健康安全管理體系認證 CCC認證 船舶工業(yè)“化學計量測試檢定站”國家實驗室認可 船舶工業(yè)“化學物質檢測中心” 核承壓設備設計資格許可證 壓力容器生產(BR1級)許可證,壓力容器設計（一、二級）

5、許可證 河北省國防區(qū)域計量站0505校準實驗室 建設項目環(huán)境影響評價證書 中國人民解放軍裝備承制單位 海軍武器裝備合格承制方 自營進出口權,輝煌成就,國家級、省部級科研成果200余項 技術轉化100余個系列產品 博士后科研工作站 專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)點 2006年“國家火炬計劃邯鄲新材料基地”首批骨干企業(yè)和“高新技術企業(yè)” 2007年國家五部委頒發(fā)“高新武器裝備發(fā)展建設工程突出貢獻獎” 2008年邯鄲市氫能工程技術研究中心,制氫設備工程部,制氫工程部辦公區(qū),制氫設備生產基地,總裝車間,中國水電解制氫行業(yè)龍頭企業(yè) 中國唯一從事水電解制氫(氧)技術研發(fā)的軍工科研單位 中國最大的水電解制氫設備生產基地

6、 中國工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會 氫氣專業(yè)委員會主任委員單位 中國通用氣體機械協(xié)會 氣體分離設備行業(yè)協(xié)會理事單位 中國船舶重工集團公司重點開發(fā)項目 七一八所民品支柱產業(yè),發(fā)展歷程,自上世紀60年代開始水電解制氫技術研究 1979年首次承擔完成氣象電解槽研制任務 1985年開發(fā)研制成功DDQ40-60型制氫裝置 1988年開發(fā)研制成功ZDQ8型制氫裝置 1990年被列為國家火炬計劃項目 1994年開發(fā)研制成功ZDQ-80型制氫裝置 1994年國家經貿委等部門列為“國家級新產品項目” 1996年與挪威合作開發(fā)研制成功CNDQ型制氫裝置 2000年研制成功世界首臺ZDQ-250型制氫裝置 創(chuàng)世界之最，控制系統(tǒng)

7、達到世界先進水平,ZDQ1665型水電解制氫裝置,我所提供給挪威海德魯公司的電解槽在組裝,AP公司無錫KEC項目120立方,新世紀的征程,2001年氣象電解槽改進型通過技術鑒定 2002年開發(fā)研制成功集裝式水電解制氫設備 2003年開發(fā)研制成功ZDQ-350型制氫設備 2004年開發(fā)研制成功車載式水電解制氫設備 2005年研制成功300升SPE電解水制氫設備 2007年研制成功無石棉隔膜，重大突破 2008年開發(fā)研制成功ZDQ-600型制氫設備 2009年研制成功5立方SPE電解水制氫設備 再創(chuàng)世界之最，處于國際領先水平,CNDQ系列電廠用一體化水電解制氫裝置,廈門三安電子項目集裝箱站90立方

8、,法液空威海項目集裝箱站50立方,ZDQ-600型無石棉加壓電解槽,近年來，由于多晶硅、LED等新能源行業(yè)的快速發(fā)展，對單個氫氣站的供氫量的要求急劇增加，從原來的每小時幾百立方猛增到幾千立方。為有效降低一次成本的投入，減少設備占地，提高運行可靠性，降低能耗，降低運行成本等，718所于2008年研制成功產氫量600立方每小時的超大型無石棉加壓水電解制氫裝置，并于今年5月在河北黃驊召開了產品鑒定會，得到了與會專家代表的極高評價。,河北黃驊瀛海集團現(xiàn)場,ZDQ-600立方產品鑒定會留影,林州中升半導體硅材料項目600立方,協(xié)會領導現(xiàn)場指導,SPE水電解制氫技術是當今世界電解效率最高的一種制氫技術，目

9、前，只有美、日等幾個國家掌握了此技術。不管是軍用還是民用都具有廣闊的發(fā)展前景。 作為國內唯一從事水電解制氫氧技術研究的軍工科研院所，718所從上個世紀80年代初，就一直跟蹤國外的發(fā)展概況，經過多年的調研和技術論證，于上個世紀末立題，開展SPE技術的研究。經過十幾年的研發(fā)，取得了突破性的成果，實現(xiàn)了工業(yè)化應用。,無石棉隔膜技術2005年立題，經過幾年的努力，取得了階段性的進展。2007年研制出具有獨立知識產權的無石棉隔膜，經過近三年來的裝機運行，單位氣體能耗降低5%以上，徹底打破了國外的壟斷。 優(yōu)質的電解隔膜布是電解氣體純度質量的保證。傳統(tǒng)石棉隔膜，當操作溫度超過100時，石棉隔膜的腐蝕率也上升

10、，同時還會產生機械變形，降低機械強度，造成氣體純度下降，裝置壽命縮短，嚴重的還會造成重大安全隱患。石棉是致癌物，許多發(fā)達國家已頒布法令禁止使用。石棉原料礦儲量有限，近年來，優(yōu)質原料已越來越少，總產量已不能滿足國內各生產單位的需求，不少單位為降低成本，降低使用要求，已給許多用戶造成損失甚至發(fā)生事故。,開發(fā)研制新型電極催化材料，提高電流密度，提高電解槽效率，配合無石棉隔膜的應用，通過提高操作溫度來改進電解槽的效率，降低制氫成本，是發(fā)展高效先進電解槽的必由之路。 四十多年來，718所在該領域已取得數(shù)十項國家專利，廣泛應用于電子、電力、冶金、化工、建材、新能源、宇航、氣象和軍用工程，為國家的經濟建設做

11、出了貢獻。,水電解制氫技術的應用和意義,1、傳統(tǒng)行業(yè) 2、氫能基礎設施 3、新能源轉化利用,傳統(tǒng)行業(yè),在化工方面，氫氣可以用于脂肪和油類的氫化作用，氨的合成，在尼龍、塑料、農藥的生產中也都離不開氫氣； 在冶金方面，氫氣可以用作特種的處理，作為一種保護氣，可以提高產品質量，簡化工序； 在電子工業(yè)方面，主要用于半導體的加工； 在浮法玻璃生產、人造寶石的加工中也都把氫氣作為一種燃燒氣體； 在電廠，氫氣被用做發(fā)電機組的冷卻劑； 液氫是火箭和宇航的重要燃料； 在科研和氣象方面也廣泛的應用氫氣。,氫能基礎設施,氫氣在交通領域的應用將得到快速的發(fā)展 在我國北京、上海等地先后建立起了加氫站。據(jù)有關資料報導，到

12、上海世博會期間氫能汽車將達到千輛。 2003年3月，挪威公司采用718所研制的水電解制氫設備在冰島首都雷克雅來克建立起世界第一座加氫站，首次實現(xiàn)了為轎車和公共汽車加氫燃料。該加氫站于2004年4月正式開始運行。 2003年5月和2004年11月，挪威公司采用相同方式分別在德國漢堡和柏林建立加氫站。,新能源轉化利用,氫氣的應用不僅限于上述幾個方面。由于能源危機，氫氣作為一種新型能源受到人們的普遍重視。人們已經認識到，盡管可以從煤、天然氣和石油等原料中制取廉價的氫氣，但這些原料正在逐年的減少以至枯竭，不得不尋找新的能源。通過水電解制取的氫是理想的“干凈”的新能源。 節(jié)能減排，限制溫室效應，保護地球

13、，保護我們的家園，已成為全世界人們的共識。,水電解制氫技術在水電站、風力發(fā)電和核電站也具有廣闊的應用前景。 挪威在其西部海岸于特西拉島（utsira）建造了世界上第一座風能-氫能發(fā)電站。利用島上豐富的風能進行發(fā)電，再利用剩余電力生產氫氣，在低谷時再利用氫進行發(fā)電。滿足了島上居民日常生活用電要求，剩余部分還可以上市。發(fā)電站也采用了718所研制的水電解制氫設備。,我國氫能利用發(fā)展趨勢預測,1、“氫能經濟” 時代即將到來 2、地域遼闊，能源轉換離不開氫,世界各國都在加快涉足氫能開發(fā)和利用。國外氫能的發(fā)展不再單純停留在技術領域上，已產生了“氫能經濟”新經濟模式的理念。按照美國氫能技術路線圖，到2040年美國將走進“氫能經濟”時代。在這一階段氫能將最終取代石化能源成為市場上最廣泛使用的終端能源。 中國的中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略也把氫能列為重點之一，有關科研機構和企業(yè)表現(xiàn)出了極大的熱情。目前我國已在制氫技術、儲氫材料和氫能利用等方面進行了開創(chuàng)性的工作，擁有一批氫能領域的知識產權，其中有些研究工作已達到國際先進水平。,我國有豐富的太陽能、風能資源，通過電解水轉換成氫氣進行能量的轉化和儲存、運輸，有效的解決峰谷、傳輸和電網波動問題，可能是最途徑之一。 我國南部和西南地區(qū)勢能差大，水資源豐富，水電發(fā)達，在豐水期可用大量剩余電力通過電解水制取氫。 核能、生物質能等新能源的發(fā)展