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LAUDA ECO 在PEM電解槽制氫實驗中的應用

2023年09月22日 16:57 來源:LAUDA 勞達貿易(上海)有限公司

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未來能源 - 氫能


氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源。20世紀70年代,為了擺脫對進口石油的依賴,美國提出了“氫經濟”的概念,認為未來氫氣能夠取代石油成為支撐全球的主要能源。


根據制氫過程的碳排放強度,氫被分為“灰氫”“藍氫”和“綠氫”。其中,“綠氫”的制取方法是通過可再生能源發電,進行電解水制氫,這種制氫方式在過程中沒有碳排放,是主要的發展方向。





PEM 電解水制氫


電解水制氫,是在直流電的作用下,通過電化學過程將水分子分解,分別在陰、陽極析出,產生氫氣。電解水制氫目前主要有三種技術路線:堿性電解 (AWE) ,質子交換膜 (PEM) 電解,以及固體氧化物 (SOEC) 電解 。其中,PEM 電解水制氫的效率較高,技術較成熟,是當下主流的,較有前景的電解水制氫技術。





LAUDA ECO 用于 PEM 電解槽制氫實驗


PEM 電解槽作為 PEM 電解水制氫的關鍵裝備,在制氫系統中占據著重要地位,影響著制氫系統的總成本。


下圖中,研究人員正在對 PEM 電解槽進行基礎研究。圖中是一個四通道試驗臺,可同時對四個 PEM 電解槽進行測試,在測試過程中,研究人員可以獲得有關電流密度分布、動態操作行為和氣體純度的可靠數據,并對這些數據進行評估。


根據電解水制氫的熱力學反應原理分析,電解水制氫為非自發的吸熱過程,操作溫度的選取對于電解槽的能耗具有顯著影響,提高操作溫度可以降低能耗。但在實際應用中,電解水制氫操作溫度的選取,除了考慮能耗,也需要考慮電解槽零部件材料的耐受溫度,故通常反應溫度在 80℃ 左右。


所以,用于電解槽控溫的恒溫器需要保持 80±0.1 ℃ 的恒定溫度,并能夠在無人值守的情況下連續運行;同時還需要以太網接口,用于遠程啟動程序和記錄數據;以及搭配兩個溫度傳感器,用于確定電解槽輸入端和輸出端的液體溫度。


在圖中的四通道試驗臺上,LAUDA 為每個 PEM 電解槽搭配了一臺 LAUDA ECO E 4 S 恒溫器。ECO E 4 S 工作溫度范圍 20-200℃,溫度穩定性0.01K,加熱功率最高至2.0kW,具備以下特點,符合試驗要求。


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體積小,可以和實驗臺桌面的尺寸匹配

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功率足夠大,可以迅速達到 80 °C 并保持恒溫

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可通過以太網接口進行控制,實現外部監控和數據存儲

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控制器 ECO Silver 可實現對編程器和控制參數的精確控制,避免溫度過沖


目前,研究人員正在建造一個 8 通道試驗臺,并計劃在將來建造一個 40 通道試驗臺,關于如何連接 40 個 PEM 電解槽和恒溫設備, LAUDA 已與研究人員進行了探討,并初步制定了一個創新解決方案。作為溫控設備行業專家,LAUDA 始終熱衷于和用戶交流,根據用戶的實際需求,制定可靠的合作方案。


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