所制氢技术交流.ppt

1、工业水电解制氢技术的发展与应用,报告人：薛贺来,一、引言 二、水电解制氢技术的发展概况 三、水电解制氢技术的应用和意义 四、氢能利用发展趋势预测,引言,1、水电解制氢技术的发展轨迹 2、水电解制氢技术的发展目标,水电解制氢技术的发展轨迹,自从1800年尼尔森等人成功地将水电解成氢气和氧气以来，水电解制氢技术得到了飞速的发展。 上个世纪50年代初期，人们开始从碳氢化合物中制取大量廉价的氢气，使水电解制氢技术的发展受到了一定的限制。从1955年1975年二十年间，采取水电解制氢方式得到的氢气不足世界氢气总产量的2%，水电解槽的销量也极度萎缩。,近二十年来，由于工业生产的飞速发展和能源的日渐短缺，氢

2、气的应用领域越来越广，对氢气的需求量也在逐年的增加。 上世纪八十年代，我国工业水电解制氢装置以常压设备为主。九十年代以后，加压水电解制氢技术得到了飞速发展。,流程简介,供水,供电,电解反应,H2 分离器,O2 分离器,H2 冷 却 器,O2 冷 却 器,H2 除湿器,O2 除湿器,H2 用户,O2 用户,水电解制氢技术的发展目标,近年来，我国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划，把发展氢能源作为21世纪新能源的战略目标。 据美国氢气协会分析，2007年全球年生产氢气超过5000万吨，氢能作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。专家普遍认为，10多年后氢能将被广泛、大量利用。 我国已在氢能领

3、域取得了多方面的进展，在不久的将来有望成为氢能技术和应用领先的国家之一。,工业水电解制氢技术的发展概况,1、国外水电解制氢技术的发展 2、我国水电解制氢技术的发展,国外水电解制氢技术的发展,挪威海德鲁公司,挪威海德鲁公司,加拿大斯图亚特公司,表1：工业水电解制氢装置的现状与研制,德国鲁奇公司,我国水电解制氢技术的发展,我国水电解制氢技术的发展，经历了从小到大、从常压到加压、从气动仪表控制到PLC全自动控制的发展历程。 现在国内几家主要从事水电解制氢装置生产的单位，均是通过718所取得的生产技术，故下面着重介绍一下718所水电解制氢技术的研制和发展概况。,企业简介,中国船舶重工集团公司第七一八研

4、究所（邯郸净化设备研究所）成立于一九六六年，位于美丽富饶的华北大平原南部河北省邯郸市，占地面积60余万平方米 ，是一个集科研生产、设计开发、技术服务于一体的科研机构，是国家重点支持发展的国防科研院所。全所现有事业编制职工700多人，企业编制人员500多人，其中研究员60多人；高级工程师300多人；工程师和其他科研人员500多人。,企业资质,ISO9000体系认证、海军第二方质量体系认证 环境管理体系和职业健康安全管理体系认证 CCC认证 船舶工业“化学计量测试检定站”国家实验室认可 船舶工业“化学物质检测中心” 核承压设备设计资格许可证 压力容器生产(BR1级)许可证,压力容器设计（一、二级）

5、许可证 河北省国防区域计量站0505校准实验室 建设项目环境影响评价证书 中国人民解放军装备承制单位 海军武器装备合格承制方 自营进出口权,辉煌成就,国家级、省部级科研成果200余项 技术转化100余个系列产品 博士后科研工作站 专业硕士研究生培养点 2006年“国家火炬计划邯郸新材料基地”首批骨干企业和“高新技术企业” 2007年国家五部委颁发“高新武器装备发展建设工程突出贡献奖” 2008年邯郸市氢能工程技术研究中心,制氢设备工程部,制氢工程部办公区,制氢设备生产基地,总装车间,中国水电解制氢行业龙头企业 中国唯一从事水电解制氢(氧)技术研发的军工科研单位 中国最大的水电解制氢设备生产基地

6、 中国工业气体工业协会 氢气专业委员会主任委员单位 中国通用气体机械协会 气体分离设备行业协会理事单位 中国船舶重工集团公司重点开发项目 七一八所民品支柱产业,发展历程,自上世纪60年代开始水电解制氢技术研究 1979年首次承担完成气象电解槽研制任务 1985年开发研制成功DDQ40-60型制氢装置 1988年开发研制成功ZDQ8型制氢装置 1990年被列为国家火炬计划项目 1994年开发研制成功ZDQ-80型制氢装置 1994年国家经贸委等部门列为“国家级新产品项目” 1996年与挪威合作开发研制成功CNDQ型制氢装置 2000年研制成功世界首台ZDQ-250型制氢装置 创世界之最，控制系统

7、达到世界先进水平,ZDQ1665型水电解制氢装置,我所提供给挪威海德鲁公司的电解槽在组装,AP公司无锡KEC项目120立方,新世纪的征程,2001年气象电解槽改进型通过技术鉴定 2002年开发研制成功集装式水电解制氢设备 2003年开发研制成功ZDQ-350型制氢设备 2004年开发研制成功车载式水电解制氢设备 2005年研制成功300升SPE电解水制氢设备 2007年研制成功无石棉隔膜，重大突破 2008年开发研制成功ZDQ-600型制氢设备 2009年研制成功5立方SPE电解水制氢设备 再创世界之最，处于国际领先水平,CNDQ系列电厂用一体化水电解制氢装置,厦门三安电子项目集装箱站90立方

8、,法液空威海项目集装箱站50立方,ZDQ-600型无石棉加压电解槽,近年来，由于多晶硅、LED等新能源行业的快速发展，对单个氢气站的供氢量的要求急剧增加，从原来的每小时几百立方猛增到几千立方。为有效降低一次成本的投入，减少设备占地，提高运行可靠性，降低能耗，降低运行成本等，718所于2008年研制成功产氢量600立方每小时的超大型无石棉加压水电解制氢装置，并于今年5月在河北黄骅召开了产品鉴定会，得到了与会专家代表的极高评价。,河北黄骅瀛海集团现场,ZDQ-600立方产品鉴定会留影,林州中升半导体硅材料项目600立方,协会领导现场指导,SPE水电解制氢技术是当今世界电解效率最高的一种制氢技术，目

9、前，只有美、日等几个国家掌握了此技术。不管是军用还是民用都具有广阔的发展前景。 作为国内唯一从事水电解制氢氧技术研究的军工科研院所，718所从上个世纪80年代初，就一直跟踪国外的发展概况，经过多年的调研和技术论证，于上个世纪末立题，开展SPE技术的研究。经过十几年的研发，取得了突破性的成果，实现了工业化应用。,无石棉隔膜技术2005年立题，经过几年的努力，取得了阶段性的进展。2007年研制出具有独立知识产权的无石棉隔膜，经过近三年来的装机运行，单位气体能耗降低5%以上，彻底打破了国外的垄断。 优质的电解隔膜布是电解气体纯度质量的保证。传统石棉隔膜，当操作温度超过100时，石棉隔膜的腐蚀率也上升

10、，同时还会产生机械变形，降低机械强度，造成气体纯度下降，装置寿命缩短，严重的还会造成重大安全隐患。石棉是致癌物，许多发达国家已颁布法令禁止使用。石棉原料矿储量有限，近年来，优质原料已越来越少，总产量已不能满足国内各生产单位的需求，不少单位为降低成本，降低使用要求，已给许多用户造成损失甚至发生事故。,开发研制新型电极催化材料，提高电流密度，提高电解槽效率，配合无石棉隔膜的应用，通过提高操作温度来改进电解槽的效率，降低制氢成本，是发展高效先进电解槽的必由之路。 四十多年来，718所在该领域已取得数十项国家专利，广泛应用于电子、电力、冶金、化工、建材、新能源、宇航、气象和军用工程，为国家的经济建设做

11、出了贡献。,水电解制氢技术的应用和意义,1、传统行业 2、氢能基础设施 3、新能源转化利用,传统行业,在化工方面，氢气可以用于脂肪和油类的氢化作用，氨的合成，在尼龙、塑料、农药的生产中也都离不开氢气； 在冶金方面，氢气可以用作特种的处理，作为一种保护气，可以提高产品质量，简化工序； 在电子工业方面，主要用于半导体的加工； 在浮法玻璃生产、人造宝石的加工中也都把氢气作为一种燃烧气体； 在电厂，氢气被用做发电机组的冷却剂； 液氢是火箭和宇航的重要燃料； 在科研和气象方面也广泛的应用氢气。,氢能基础设施,氢气在交通领域的应用将得到快速的发展 在我国北京、上海等地先后建立起了加氢站。据有关资料报导，到

12、上海世博会期间氢能汽车将达到千辆。 2003年3月，挪威公司采用718所研制的水电解制氢设备在冰岛首都雷克雅来克建立起世界第一座加氢站，首次实现了为轿车和公共汽车加氢燃料。该加氢站于2004年4月正式开始运行。 2003年5月和2004年11月，挪威公司采用相同方式分别在德国汉堡和柏林建立加氢站。,新能源转化利用,氢气的应用不仅限于上述几个方面。由于能源危机，氢气作为一种新型能源受到人们的普遍重视。人们已经认识到，尽管可以从煤、天然气和石油等原料中制取廉价的氢气，但这些原料正在逐年的减少以至枯竭，不得不寻找新的能源。通过水电解制取的氢是理想的“干净”的新能源。 节能减排，限制温室效应，保护地球

13、，保护我们的家园，已成为全世界人们的共识。,水电解制氢技术在水电站、风力发电和核电站也具有广阔的应用前景。 挪威在其西部海岸于特西拉岛（utsira）建造了世界上第一座风能-氢能发电站。利用岛上丰富的风能进行发电，再利用剩余电力生产氢气，在低谷时再利用氢进行发电。满足了岛上居民日常生活用电要求，剩余部分还可以上市。发电站也采用了718所研制的水电解制氢设备。,我国氢能利用发展趋势预测,1、“氢能经济” 时代即将到来 2、地域辽阔，能源转换离不开氢,世界各国都在加快涉足氢能开发和利用。国外氢能的发展不再单纯停留在技术领域上，已产生了“氢能经济”新经济模式的理念。按照美国氢能技术路线图，到2040年美国将走进“氢能经济”时代。在这一阶段氢能将最终取代石化能源成为市场上最广泛使用的终端能源。 中国的中长期科学和技术发展规划战略也把氢能列为重点之一，有关科研机构和企业表现出了极大的热情。目前我国已在制氢技术、储氢材料和氢能利用等方面进行了开创性的工作，拥有一批氢能领域的知识产权，其中有些研究工作已达到国际先进水平。,我国有丰富的太阳能、风能资源，通过电解水转换成氢气进行能量的转化和储存、运输，有效的解决峰谷、传输和电网波动问题，可能是最途径之一。 我国南部和西南地区势能差大，水资源丰富，水电发达，在丰水期可用大量剩余电力通过电解水制取氢。 核能、生物质能等新能源的发展