所制氫技術(shù)交流.ppt

1、工業(yè)水電解制氫技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,報(bào)告人：薛賀來(lái),一、引言 二、水電解制氫技術(shù)的發(fā)展概況 三、水電解制氫技術(shù)的應(yīng)用和意義 四、氫能利用發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè),引言,1、水電解制氫技術(shù)的發(fā)展軌跡 2、水電解制氫技術(shù)的發(fā)展目標(biāo),水電解制氫技術(shù)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(lái)，水電解制氫技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。 上個(gè)世紀(jì)50年代初期，人們開(kāi)始從碳?xì)浠衔镏兄迫〈罅苛畠r(jià)的氫氣，使水電解制氫技術(shù)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(chǎn)量的2%，水電解槽的銷(xiāo)量也極度萎縮。,近二十年來(lái)，由于工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展和能源的日漸短缺，氫

2、氣的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，對(duì)氫氣的需求量也在逐年的增加。 上世紀(jì)八十年代，我國(guó)工業(yè)水電解制氫裝置以常壓設(shè)備為主。九十年代以后，加壓水電解制氫技術(shù)得到了飛速發(fā)展。,流程簡(jiǎn)介,供水,供電,電解反應(yīng),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(shù)的發(fā)展目標(biāo),近年來(lái)，我國(guó)和美國(guó)、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(jì)新能源的戰(zhàn)略目標(biāo)。 據(jù)美國(guó)氫氣協(xié)會(huì)分析，2007年全球年生產(chǎn)氫氣超過(guò)5000萬(wàn)噸，氫能作為低碳和零碳能源正在脫穎而出。專(zhuān)家普遍認(rèn)為，10多年后氫能將被廣泛、大量利用。 我國(guó)已在氫能領(lǐng)

3、域取得了多方面的進(jìn)展，在不久的將來(lái)有望成為氫能技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)先的國(guó)家之一。,工業(yè)水電解制氫技術(shù)的發(fā)展概況,1、國(guó)外水電解制氫技術(shù)的發(fā)展 2、我國(guó)水電解制氫技術(shù)的發(fā)展,國(guó)外水電解制氫技術(shù)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(guó)魯奇公司,我國(guó)水電解制氫技術(shù)的發(fā)展,我國(guó)水電解制氫技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了從小到大、從常壓到加壓、從氣動(dòng)儀表控制到PLC全自動(dòng)控制的發(fā)展歷程。 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)幾家主要從事水電解制氫裝置生產(chǎn)的單位，均是通過(guò)718所取得的生產(chǎn)技術(shù)，故下面著重介紹一下718所水電解制氫技術(shù)的研制和發(fā)展概況。,企業(yè)簡(jiǎn)介,中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一八研

4、究所（邯鄲凈化設(shè)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(wàn)平方米 ，是一個(gè)集科研生產(chǎn)、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、技術(shù)服務(wù)于一體的科研機(jī)構(gòu)，是國(guó)家重點(diǎn)支持發(fā)展的國(guó)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(jí)工程師300多人；工程師和其他科研人員500多人。,企業(yè)資質(zhì),ISO9000體系認(rèn)證、海軍第二方質(zhì)量體系認(rèn)證 環(huán)境管理體系和職業(yè)健康安全管理體系認(rèn)證 CCC認(rèn)證 船舶工業(yè)“化學(xué)計(jì)量測(cè)試檢定站”國(guó)家實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可 船舶工業(yè)“化學(xué)物質(zhì)檢測(cè)中心” 核承壓設(shè)備設(shè)計(jì)資格許可證 壓力容器生產(chǎn)(BR1級(jí))許可證,壓力容器設(shè)計(jì)（一、二級(jí)）

5、許可證 河北省國(guó)防區(qū)域計(jì)量站0505校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室 建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)證書(shū) 中國(guó)人民解放軍裝備承制單位 海軍武器裝備合格承制方 自營(yíng)進(jìn)出口權(quán),輝煌成就,國(guó)家級(jí)、省部級(jí)科研成果200余項(xiàng) 技術(shù)轉(zhuǎn)化100余個(gè)系列產(chǎn)品 博士后科研工作站 專(zhuān)業(yè)碩士研究生培養(yǎng)點(diǎn) 2006年“國(guó)家火炬計(jì)劃邯鄲新材料基地”首批骨干企業(yè)和“高新技術(shù)企業(yè)” 2007年國(guó)家五部委頒發(fā)“高新武器裝備發(fā)展建設(shè)工程突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)” 2008年邯鄲市氫能工程技術(shù)研究中心,制氫設(shè)備工程部,制氫工程部辦公區(qū),制氫設(shè)備生產(chǎn)基地,總裝車(chē)間,中國(guó)水電解制氫行業(yè)龍頭企業(yè) 中國(guó)唯一從事水電解制氫(氧)技術(shù)研發(fā)的軍工科研單位 中國(guó)最大的水電解制氫設(shè)備生產(chǎn)基地

6、 中國(guó)工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會(huì) 氫氣專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主任委員單位 中國(guó)通用氣體機(jī)械協(xié)會(huì) 氣體分離設(shè)備行業(yè)協(xié)會(huì)理事單位 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司重點(diǎn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目 七一八所民品支柱產(chǎn)業(yè),發(fā)展歷程,自上世紀(jì)60年代開(kāi)始水電解制氫技術(shù)研究 1979年首次承擔(dān)完成氣象電解槽研制任務(wù) 1985年開(kāi)發(fā)研制成功DDQ40-60型制氫裝置 1988年開(kāi)發(fā)研制成功ZDQ8型制氫裝置 1990年被列為國(guó)家火炬計(jì)劃項(xiàng)目 1994年開(kāi)發(fā)研制成功ZDQ-80型制氫裝置 1994年國(guó)家經(jīng)貿(mào)委等部門(mén)列為“國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品項(xiàng)目” 1996年與挪威合作開(kāi)發(fā)研制成功CNDQ型制氫裝置 2000年研制成功世界首臺(tái)ZDQ-250型制氫裝置 創(chuàng)世界之最，控制系統(tǒng)

7、達(dá)到世界先進(jìn)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(wú)錫KEC項(xiàng)目120立方,新世紀(jì)的征程,2001年氣象電解槽改進(jìn)型通過(guò)技術(shù)鑒定 2002年開(kāi)發(fā)研制成功集裝式水電解制氫設(shè)備 2003年開(kāi)發(fā)研制成功ZDQ-350型制氫設(shè)備 2004年開(kāi)發(fā)研制成功車(chē)載式水電解制氫設(shè)備 2005年研制成功300升SPE電解水制氫設(shè)備 2007年研制成功無(wú)石棉隔膜，重大突破 2008年開(kāi)發(fā)研制成功ZDQ-600型制氫設(shè)備 2009年研制成功5立方SPE電解水制氫設(shè)備 再創(chuàng)世界之最，處于國(guó)際領(lǐng)先水平,CNDQ系列電廠用一體化水電解制氫裝置,廈門(mén)三安電子項(xiàng)目集裝箱站90立方

8、,法液空威海項(xiàng)目集裝箱站50立方,ZDQ-600型無(wú)石棉加壓電解槽,近年來(lái)，由于多晶硅、LED等新能源行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)單個(gè)氫氣站的供氫量的要求急劇增加，從原來(lái)的每小時(shí)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(shè)備占地，提高運(yùn)行可靠性，降低能耗，降低運(yùn)行成本等，718所于2008年研制成功產(chǎn)氫量600立方每小時(shí)的超大型無(wú)石棉加壓水電解制氫裝置，并于今年5月在河北黃驊召開(kāi)了產(chǎn)品鑒定會(huì)，得到了與會(huì)專(zhuān)家代表的極高評(píng)價(jià)。,河北黃驊瀛海集團(tuán)現(xiàn)場(chǎng),ZDQ-600立方產(chǎn)品鑒定會(huì)留影,林州中升半導(dǎo)體硅材料項(xiàng)目600立方,協(xié)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo),SPE水電解制氫技術(shù)是當(dāng)今世界電解效率最高的一種制氫技術(shù)，目

9、前，只有美、日等幾個(gè)國(guó)家掌握了此技術(shù)。不管是軍用還是民用都具有廣闊的發(fā)展前景。 作為國(guó)內(nèi)唯一從事水電解制氫氧技術(shù)研究的軍工科研院所，718所從上個(gè)世紀(jì)80年代初，就一直跟蹤國(guó)外的發(fā)展概況，經(jīng)過(guò)多年的調(diào)研和技術(shù)論證，于上個(gè)世紀(jì)末立題，開(kāi)展SPE技術(shù)的研究。經(jīng)過(guò)十幾年的研發(fā)，取得了突破性的成果，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用。,無(wú)石棉隔膜技術(shù)2005年立題，經(jīng)過(guò)幾年的努力，取得了階段性的進(jìn)展。2007年研制出具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無(wú)石棉隔膜，經(jīng)過(guò)近三年來(lái)的裝機(jī)運(yùn)行，單位氣體能耗降低5%以上，徹底打破了國(guó)外的壟斷。 優(yōu)質(zhì)的電解隔膜布是電解氣體純度質(zhì)量的保證。傳統(tǒng)石棉隔膜，當(dāng)操作溫度超過(guò)100時(shí)，石棉隔膜的腐蝕率也上升

10、，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，降低機(jī)械強(qiáng)度，造成氣體純度下降，裝置壽命縮短，嚴(yán)重的還會(huì)造成重大安全隱患。石棉是致癌物，許多發(fā)達(dá)國(guó)家已頒布法令禁止使用。石棉原料礦儲(chǔ)量有限，近年來(lái)，優(yōu)質(zhì)原料已越來(lái)越少，總產(chǎn)量已不能滿足國(guó)內(nèi)各生產(chǎn)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(kāi)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(wú)石棉隔膜的應(yīng)用，通過(guò)提高操作溫度來(lái)改進(jìn)電解槽的效率，降低制氫成本，是發(fā)展高效先進(jìn)電解槽的必由之路。 四十多年來(lái)，718所在該領(lǐng)域已取得數(shù)十項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利，廣泛應(yīng)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(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做

11、出了貢獻(xiàn)。,水電解制氫技術(shù)的應(yīng)用和意義,1、傳統(tǒng)行業(yè) 2、氫能基礎(chǔ)設(shè)施 3、新能源轉(zhuǎn)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(lèi)的氫化作用，氨的合成，在尼龍、塑料、農(nóng)藥的生產(chǎn)中也都離不開(kāi)氫氣； 在冶金方面，氫氣可以用作特種的處理，作為一種保護(hù)氣，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，簡(jiǎn)化工序； 在電子工業(yè)方面，主要用于半導(dǎo)體的加工； 在浮法玻璃生產(chǎn)、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(jī)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(yīng)用氫氣。,氫能基礎(chǔ)設(shè)施,氫氣在交通領(lǐng)域的應(yīng)用將得到快速的發(fā)展 在我國(guó)北京、上海等地先后建立起了加氫站。據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，到

12、上海世博會(huì)期間氫能汽車(chē)將達(dá)到千輛。 2003年3月，挪威公司采用718所研制的水電解制氫設(shè)備在冰島首都雷克雅來(lái)克建立起世界第一座加氫站，首次實(shí)現(xiàn)了為轎車(chē)和公共汽車(chē)加氫燃料。該加氫站于2004年4月正式開(kāi)始運(yùn)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(guó)漢堡和柏林建立加氫站。,新能源轉(zhuǎn)化利用,氫氣的應(yīng)用不僅限于上述幾個(gè)方面。由于能源危機(jī)，氫氣作為一種新型能源受到人們的普遍重視。人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，盡管可以從煤、天然氣和石油等原料中制取廉價(jià)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(guò)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(yīng)，保護(hù)地球

13、，保護(hù)我們的家園，已成為全世界人們的共識(shí)。,水電解制氫技術(shù)在水電站、風(fēng)力發(fā)電和核電站也具有廣闊的應(yīng)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(fēng)能-氫能發(fā)電站。利用島上豐富的風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電，再利用剩余電力生產(chǎn)氫氣，在低谷時(shí)再利用氫進(jìn)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(shè)備。,我國(guó)氫能利用發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè),1、“氫能經(jīng)濟(jì)” 時(shí)代即將到來(lái) 2、地域遼闊，能源轉(zhuǎn)換離不開(kāi)氫,世界各國(guó)都在加快涉足氫能開(kāi)發(fā)和利用。國(guó)外氫能的發(fā)展不再單純停留在技術(shù)領(lǐng)域上，已產(chǎn)生了“氫能經(jīng)濟(jì)”新經(jīng)濟(jì)模式的理念。按照美國(guó)氫能技術(shù)路線圖，到2040年美國(guó)將走進(jìn)“氫能經(jīng)濟(jì)”時(shí)代。在這一階段氫能將最終取代石化能源成為市場(chǎng)上最廣泛使用的終端能源。 中國(guó)的中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略也把氫能列為重點(diǎn)之一，有關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)表現(xiàn)出了極大的熱情。目前我國(guó)已在制氫技術(shù)、儲(chǔ)氫材料和氫能利用等方面進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng)性的工作，擁有一批氫能領(lǐng)域的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，其中有些研究工作已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。,我國(guó)有豐富的太陽(yáng)能、風(fēng)能資源，通過(guò)電解水轉(zhuǎn)換成氫氣進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存、運(yùn)輸，有效的解決峰谷、傳輸和電網(wǎng)波動(dòng)問(wèn)題，可能是最途徑之一。 我國(guó)南部和西南地區(qū)勢(shì)能差大，水資源豐富，水電發(fā)達(dá)，在豐水期可用大量剩余電力通過(guò)電解水制取氫。 核能、生物質(zhì)能等新能源的發(fā)展