高小平(中)指导团队成员开展研发工作。
厦门网讯 (文/图 厦门日报记者 吴君宁 通讯员 杨国宁 黄亚男)近日,华商厦庚氢能技术(厦门)有限公司(以下简称“华商厦庚”)接连传来新进展:12兆瓦的大标方电解水制氢装备测试基地已调试完成,将成为国内功率最大的电解水制氢装备测试基地之一;两条不同技术路线的电极生产线均已调试成功;一条幅宽2米的新型复合隔膜生产线今年底将投入使用;近日在香港举办的第三届TERA-Award智慧能源创新大赛上一举夺魁,赢得100万美元的奖金……这家企业在氢能赛道上加速奔跑,多项关键技术与产品已在行业领先。
2021年12月,嘉庚创新实验室与央企控股的华商能源科技股份有限公司深度合作,通过高效碱性电解水制氢项目孵化出华商厦庚。两年多来,华商厦庚依托嘉庚创新实验室实力雄厚的研发平台,迅速完成了高效电极、新材料及电堆的自主开发与研制,成为目前行业中少数能够全部自研自产关键材料部件的企业。
从“零”开始的摸索
在碱性电解水制氢领域,传统技术已延续了50多年。“制氢成本降不下来,氢能很难实现大规模产业化。”高效碱性电解水制氢项目负责人、华商厦庚董事长高小平博士最想做的,就是在关键技术上实现突破,为国家能源安全事业和地方氢能产业发展作贡献。
加入嘉庚创新实验室之前,高小平旅居东南亚等地,同时担任多家企业的技术顾问。拥有国内外30多年氢能技术及应用研发经验的他,在这期间发现了不少传统电解槽存在的问题,发觉有很大的改进空间。
2021年,本该享受退休生活的高小平毅然投身全新的创业生涯。当年10月来到嘉庚创新实验室时,项目研发就只有他一人,“遇水搭桥,上山开路。”高小平着手建立团队,创新电极、高分子材料,优化电解槽结构,提高能量转换效率……扎扎实实从“零”做起。
目前在碱性电解水制氢行业内普遍采用的传统技术,设备电流密度约为2000安培。“电流密度越高,体积越小,成本就越低,2000安培的传统技术已持续多年没有改进。”高小平介绍,他的团队目前可以做出1万安培甚至2万安培的产品。
“隔膜、电极有问题,我们就自己开发新的隔膜和新的电极,完成电极开发后,就研发大规模量产电极的生产设备。”高小平说,如今研发团队已发展到50多人,走出了一条完全自主知识产权之路。从核心材料的研发,到设备的开发,再到电解槽的设计组装,以及系统的验证,华商厦庚拥有了一个完整的生产链。
3.63千瓦时电直流能耗的突破
从最初拿在手中,横截面约6平方厘米的小电堆,到如今数百平方厘米至15000平方厘米的“巨大圆筒”,高小平带领研发团队一点一点地验证这些技术。
依托厦门大学与嘉庚创新实验室全球顶尖电化学基础研究团队和研发设备,华商厦庚持续对装备关键材料、核心结构进行开发和工艺改进。成立仅一年,就完成电堆核心材料复合隔膜和电极的研发与小规模生产。
2023年3月,首套低能耗、低成本、可适应光伏风电等不稳定电源的1000标方碱性电解水制氢装备正式发布,标志着大标方制氢装备即将进入市场。经检测认证,华商厦庚的碱性电解水制氢项目产出1标方的氢气只需3.75千瓦时电的直流能耗,相比业内平均能耗降低15%至20%,而且,冷启动时间短、体积小、重量轻等离网制氢关键技术指标均处于行业领先水平。
一开始,他们的目标是将传统电解槽的电流密度提高一倍,达到4000安培至6000安培,然而现在,研发团队的技术已经做到了1万安培至2万安培。
“目前我们在技术上做到了国际领先,希望接下来产业化的设备产品也能做到国际领先,我们正在一步步验证这些技术。”高小平介绍,他们目前已有三代的技术储备。最近几个月正在验证第二代技术,在500标方的电解槽上,2000安培电力电流密度下的直流能耗降至3.63千瓦时电,远低于行业标准的4.5千瓦时。等到今年底,华商厦庚的新型复合隔膜实现量产后,第三代技术设备可以实现1万安培以上的电流密度,届时电解槽的成本可以下降40%至50%。在气液分离方面也实现了一系列的技术突破,目前在10标方和20标方电解槽的冷启动时间小于10秒,500标方电解槽冷启动时间小于1分钟,解决了传统电解槽在离网制氢存在的问题。
这些都持续吸引投资方的关注。2023年11月,已实现成果转化的碱性电解水制氢项目,获华商能源增资。3个月前,双方与嘉庚创新实验室共建的目前国内功率最大的电解水制氢测试基地之一——多功能电解水制氢装备漳州测试基地(12MW)落成。有了这个测试基地,电解水制氢装备的大规模验证成为可能。
责任编辑: 李伊琳,赖旭华