嘉庚创新实验室百千瓦级PEM电解槽入选能源领域首台（套）重大技术装备

　　近日，国家能源局公布了第三批能源领域首台（套）重大技术装备（项目）名单，嘉庚创新实验室基于低铱阳极的百千瓦级高电流密度PEM电解槽被认定为能源领域首台（套）重大技术装备。这是该产品继3月顺利通过专家项目科技成果评价会，获得了“整体水平处于国内领先，部分关键性能指标已达到国际先进水平”的评价后，获得的又一殊荣。

　　当前国产PEM电解槽性能普遍较低，同等制氢量需要较多昂贵材料投入，成本居高不下，PEM电解制氢设备的商业化面临较大挑战。因此，我国亟需开发具有自主知识产权的高性能电解槽，重点突破阳极催化剂、膜电极等核心材料制备技术，实现高电流密度、高能量转化效率和高稳定性。与常规电解槽相比，高性能PEM制氢电解槽开发技术难度大，需要较大的研发投入，其中电化学反应工程研究是核心。

　　嘉庚创新实验室以国家重大需求为导向，成立氢能与燃料电池项目群，支持重大氢能装备研制与开发。项目负责人陶华冰博士长期从事电解水动力学研究，留学回国后聚焦电化学反应工程，在嘉庚实验室支持下组建团队致力于高性能PEM制氢电解槽研发，成功孵化鹭岛氢能（厦门）科技有限公司，开发出低成本、高性能PEM制氢电解槽等多种产品，积极推动我国氢能装备及产业的发展。

　　PEM制氢装备所面临的最大技术挑战是核心设备-电解槽，其依赖稀缺的贵金属材料-铱等。而此次入选的电解槽在国内以低铱载量成功实现颠覆性高性能指标，设备总体性能与国外持平，显著优于国内水平，部分关键性能指标已达到国际先进水平。项目团队目前已经完成了从催化剂合成、膜电极制备，电堆与系统的设计与组装等整个产线的建立，该设备在额定功率下直流电耗4.25kWh/Nm³，在一级能效水平电压（1.8 V）下，百千瓦电解槽电流密度达 2.5 A/cm²，达到了行业领先水平。在催化剂方面，已经成功开发了第一代成熟的阳极催化剂，并实现了单批次公斤级量产供应，可满足200MW/a 的电解槽用量需求。在显著降低铱用量的同时，性能仍可以比肩国内外先进水平，工况下的质量比活性高出进口同类产品6倍，稳定性经过3000h验证没有明显衰减。

　　由于PEM电解水产生的氢气成分简单，纯化难度低，百千瓦级PEM制氢设备在国外被应用于半导体、交通运输、医疗卫生、精细化工、冶炼、玻璃、陶瓷等多种行业。实验室研发的基于低铱阳极的百千瓦级高电流密度PEM电解槽装备采用全氟磺酸质子交换膜，以纯水为反应物，具有动态响应快、产氢纯度高、结构紧凑、安全性高等特点，是氢能行业关注热点，现已在诸多可再生能源制氢示范项目中得到规划和应用。

　　当前氢能产业已经成为厦门“4+4+6”现代产业体系中的未来产业之一。基于低铱阳极的百千瓦级高电流密度PEM电解槽装备的研制结合了国家与地方产业发展的应用需求，积极开展半导体用电子级纯氢生产装置、特种玻璃氢气窑炉系统等多种应用场景的设备开发与应用实践。未来，嘉庚创新实验室也将不忘初心，砥砺前行，继续在能源材料领域深耕厚植，助力国家能源结构转型和双碳目标实现。

编辑:嘉庚创新实验室