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2023-11-14

打造安全、高效的氢能制储运方案,「MG不朽情缘官网」发布100标方AEM电解水制氢系统与100kg固态储氢合金系统

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本文来自36氪平台,经授权转载


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当下氢能产业亟需思考的命题是,如何通过技术升级优化,更好地满足可再生能源制氢场景的新需求。


氢能,一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,对构建清洁低碳安全高效的能源体系、实现碳达峰碳中和目标,所具备的重要意义已成为社会共识。在2022年,全球范围内都掀起“氢”风,这一年也被称为氢能产业规模化发展的“元年”。


也就在这一年,国家发展改革委发布了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035)》,明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,氢能产业是战略性新兴产业和未来产业发展的重点方向。


事实上,中国已是用氢制氢的大国,氢能产业发展早以跨过从0到1,迈入从1到10阶段。当下氢能产业亟需思考的命题是,如何通过技术升级优化,更好地满足可再生能源制氢场景的新需求。


针对氢能行业制、储、运等不断升级的需求,11月5日,MG不朽情缘官网(下称「MG不朽情缘官网」)正式发布“100标方AEM电解水制氢系统与100kg固态储氢合金系统”,为氢能应用领域的带来技术创新,助力我国氢能产业发展。




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用碱性电解水价格,享PEM电解水效果


氢能,作为一种高效清洁的能源,具有能量密度高且零碳的特性,并且作为一种化学储能形式,相较于机械储能、电磁储能、电化学储能等,可以实现长效储能,适合长时间、远距离能量调度场景。


尤其在可再生能源发电方面,更是能够针对波动的特性,消纳盈余电力,实现削峰填谷,通过大规模、长时储能平滑可再生能源的季节性波动。伴随可再生能源在新型电力系统中扮演的角色越来越重要,氢储能作为其中“中介”也被提出更高的技术要求。


譬如,碱性电解水制氢已是一项存在时间很久的技术,虽然具备成本低的优点,但对于可再生能源发电来说,该技术存在响应速度慢、氢气氧气混合比例高、系统较复杂等劣势,由此带来能源转化效率低、安全性低、系统体积大等问题。


而PEM电解水制氢,即质子交换膜电解水制氢,虽然几乎可以完美解决碱性电解水制氢的问题,响应速度快,非常适用风光发电等不稳定状态的可再生能源发电,却也存在成本过高的劣势,相比于碱性电解水制氢,设备价格接近5倍左右,因此当前大规模运用还是采用碱性电解水制氢技术。


针对于上述现状,「MG不朽情缘官网」开发出第三代的电解水产品——100标方AEM电解水制氢系统,即阴离子交换膜电解水制氢。“该系统在结构上与质子交换膜电解水系统相近,原理是使用阴离子交换隔膜来选择性地透过氢氧根离子,使其在纯水或低浓度的碱性环境下,能够达到更高的制氢效率。”「MG不朽情缘官网」表示。




「MG不朽情缘官网」指出,当前AEM电解槽的整体功率密度低于PEM电解水产品,但是相对于碱性电解水有很大的提高,并且具有PEM电解水产品的优势,比如响应速度快、氢氧的绝对分离等。“产生氢气的纯度大概是99.9%,因为杂质主要是水,纯化后的纯度能达到5个9以上。”


据介绍,「MG不朽情缘官网」AEM电解水系统的核心——AEM电解槽——是全球最大的AEM电解槽之一,产氢量每小时100标准立方米,总功率0.5兆瓦,根据实际使用情况,生产1立方米氢气耗电约4.8千瓦时,或者更低。


实现高效制氢的同时,该系统因使用材料为非贵金属的关系,在碱性环境下,不需要用到“铱”这类稀贵金属,所以CCM成本是PEM电解水的十分之一。此外,系统层面上,AEM电解水系统不需要使用钛作为抗腐蚀抗酸性环境的电极材料,核心材料主要就是316L不锈钢,规模下整体电解槽成本约PEM电解水的五分之一。


“如果达到同样的制氢量,同样尺寸的制氢装置、功率的情况下,AEM电解槽的成本能够达到和碱性电解槽系统相同的水平。”「MG不朽情缘官网」表示。该产品也将成为模块化单元,而通过并联多个单元以及远程控制,能达到更大的规模,比如1至5兆瓦级的制氢规模。




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用碱性电解水价格,享PEM电解水效果


通过AEM电解水系统,「MG不朽情缘官网」为可再生能源储能提供了更低成本、也更高效的制氢方案。


传统可再生能源,如风能、太阳能因不可控的原因,大概只有35%的能量是可以被利用的,其他时间能量并不能被利用,而「MG不朽情缘官网」方案能从5%一直到120%的额定功率运转,极大地提高了能源利用效率。


通过优化的制氢技术提高可再生能源利用效率之外,「MG不朽情缘官网」同时发布了Hydro100固态储氢合金系统,该系统可以以低压力的形式存储约100公斤的氢气,是目前国内最大的固态储氢单体系统之一。



据介绍,Hydro100固态储氢合金系统原理类似“海绵”,通过金属原子间隔,大幅缩短氢气分子相互之间的距离,从而实现高密度储氢。而与制氢技术类似,固态储氢也有技术优化的需求。


“目前金属储氢材料主要分为4大类,稀土系技术较成熟,但成本高,储氢密度也比较低;镁基储氢储氢密度特别高,但氢气释放需要大量热量;钒基成本也比较高,并且存在技术不成熟的问题。”「MG不朽情缘官网」表示,其选择低成本、较高质量储氢密度、技术成熟度高的钛基方案。“该材料是目前最具有商业化应用前景的储氢材料之一。”


相比于其他储氢方式,即高压气态储氢、液态储氢、有机液态储氢,固态储氢可以低压力、高体积储氢密度地存储氢气。此次「MG不朽情缘官网」发布的Hydro100,是一个长度大概5米、直径0.8米的标准单元,储存压力为3MPa。同样的体积,该固态储氢装置的储氢量是同尺寸、20MPa的高压气罐储氢量的三倍。


“相比液态储氢,Hydro100不需要很复杂的保温装置,结构相对来说十分简单,构造成本也远远低于液态储氢。”「MG不朽情缘官网」称,“Hydro100的氢气释放纯度特别高,相比有机液态储氢,氢气浓度可以达到5个9以上,所以不存在对燃料电池造成中毒等一系列风险。”


而更为重要的是,Hydro100固态储氢系统里面的合金粉,达到使用寿命后,不需要冶炼,只需要重新回炉热处理便可实现再利用。


据了解,Hydro100合金固态储氢系统适用于大规模储能、工程机械、工业用氢等对空间体积比较敏感,对重量不敏感,或者需要配重的应用场景。“该套Hydro100装置与燃料电池连用,大约可以释放1.5MWh的电力。”


「MG不朽情缘官网」进一步表示,“后期希望能够推出Hydro500、Hydro1000这样的单体氢储罐,实现单体储氢500公斤、1000公斤,甚至更大储氢量的固态储氢装置。”


在我国氢能产业还处于发展初期的当下,「MG不朽情缘官网」通过“100标方AEM电解水制氢系统与100kg固态储氢合金系统”的组合拳,为行业发展提供更加适宜的“制储运”解决方案,为技术经济性完美匹配实用需求提供了可能,让氢能产业蹄疾步稳地奔向万亿赛道。


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