國際氫能展獲悉，7月17日，中石油深圳新能源研究院有限公司陰離子交換膜電解水制氫電解槽系統集成技術(shù)研究項目(二次)組織談判采購。發(fā)包人為中石油深圳新能源研究院有限公司。

AEM陰離子交換膜電解水技術(shù)是基于新型離子膜的堿性電解制氫技術(shù)，結合了ALK堿性電解槽的低成本與PEM質(zhì)子交換膜電解水制氫的高效率，可更好匹配具有隨機性、波動(dòng)性、間歇性等特性的可再生能源。中石油深圳新能源研究院有限公司依托氫能專(zhuān)項課題《陰離子交換膜電解水制氫關(guān)鍵材料及設備研發(fā)》，擬開(kāi)展十千瓦級及以上電解槽及系統開(kāi)發(fā)。

研究?jì)热荩?1)建立電解池(槽)跨尺度多場(chǎng)耦合的有限元分析模型。建立電解池(槽)跨尺度多場(chǎng)耦合的有限元分析模型?；趯﹄娊獬乜绯叨榷鄨?chǎng)耦合模型，將分析所得微觀(guān)結構、材料性能參數以及流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、電場(chǎng)和化學(xué)過(guò)程等多場(chǎng)耦合作用拓展至對宏觀(guān)電解堆內部電化學(xué)反應、傳熱傳質(zhì)以及結構應力的研究，并基于數值模擬仿真開(kāi)展不同功能層間界面特性研究，得到各種材料及界面的結構變化特性，研究材料的失效機理，揭示實(shí)際復雜工況下電解槽性能衰減以及機械破壞的規律及其誘導因素?；跇嫿ǖ碾娊獠鄱辔锢韴?chǎng)耦合模型，研究氣體流道流場(chǎng)結構設計、膜電極多孔介質(zhì)特性參數，包括孔隙率、滲透率以及表面換熱系數等，對AEM電解槽電解性能和內部傳質(zhì)傳熱現象的影響，通過(guò)比較相同工作電流密度下陽(yáng)極氣體擴散層內平均氧氣質(zhì)量分數、膜電極平均溫度和電解電勢，為優(yōu)化電解槽流場(chǎng)結構設計提供理論依據。

(2)開(kāi)展雙極板流場(chǎng)及電解槽結構設計開(kāi)展流場(chǎng)仿真，至少對比3類(lèi)雙極板流場(chǎng)設計，基于氣體流道流場(chǎng)結構仿真結果，優(yōu)化雙極板結構設計。適配密封墊、集流板等其他部件，形成隔膜與密封墊一體化、高電導率高通量集流體(擴散層)、物理場(chǎng)分布合理的雙極板等部件。

(3)綜合測試AEM制氫電解槽的性能衰減、氣密性、泄漏量、額定產(chǎn)氫量、氫氣純度、電流密度、直流電耗等核心指標。

(4)千瓦級AEM制氫系統工藝設計與集成。建立AEM制氫工藝系統仿真模型，研究電解槽與關(guān)鍵BOP之間的耦合作用機制，分析進(jìn)口流量、電解溫度、運行功率等關(guān)鍵變量對電解槽性能的影響，考慮系統關(guān)鍵約束條件，優(yōu)化關(guān)鍵BOP的設計參數，并基于系統熱量梯級利用原則，開(kāi)展系統換熱網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化設計，獲得AEM制氫系統最優(yōu)設計方案。開(kāi)展十千瓦級AEM制氫系統的集成設計研究，依據系統中各部件功能以及部件間介質(zhì)溫度和流向，以高集成化、高能量效率為目標，優(yōu)化系統網(wǎng)絡(luò )布局，縮短氣體管路、降低熱量損失。開(kāi)展部件選型及系統模塊化集成。

關(guān)鍵技術(shù)指標：1.完成建立電解池(槽)多物理場(chǎng)耦合仿真模型，模型誤差在5%以?xún)取?.完成適配于10kW級活性面積不小于15*15cm的雙極板流場(chǎng)結構設計1種以及適配于100kW級活性面積不小于30*30cm的雙極板流場(chǎng)結構設計1種。3.完成不小于10kW的AEM電解槽輔助零部件設計及電解槽結構三維模型1套。4.完成10kW級AEM電解槽性能綜合測試報告，測試時(shí)間大于100h。5.完成1套包含系統換熱網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化設計的10kW級AEM制氫工藝流程模擬。6.完成1套10kW級AEM制氫系統結構設計及三維模型1套，提交系統零部件選型設計計算報告1份，完成1套10kW級AEM制氫系統試驗設備研制。7.完成1套100kW AEM制氫系統設計，提交系統零部件選型設計報告1份。8.完成2項中國發(fā)明專(zhuān)利申報。

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