LAUDA ECO 在 PEM 电解槽制氢实验中的应用

2023-09-27 11:12:45, LAUDA 德祥科技有限公司

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未来能源 - 氢能

氢能是一种绿色低碳、应用广泛的二次能源。20世纪70年代，为了摆脱对进口石油的依赖，美国首次提出了“氢经济”的概念，认为未来氢气能够取代石油成为支撑全球的主要能源。

根据制氢过程的碳排放强度，氢被分为“灰氢”“蓝氢”和“绿氢”。其中，“绿氢”的制取方法是通过可再生能源发电，进行电解水制氢，这种制氢方式在过程中没有碳排放，是主要的发展方向。

PEM 电解水制氢

电解水制氢，是在直流电的作用下，通过电化学过程将水分子分解，分别在阴、阳极析出，产生氢气。电解水制氢目前主要有三种技术路线：碱性电解 (AWE) ，质子交换膜 (PEM) 电解，以及固体氧化物 (SOEC) 电解。其中，PEM 电解水制氢的效率较高，技术较成熟，是当下主流的，较有前景的电解水制氢技术。

LAUDA ECO 用于 PEM 电解槽制氢实验

PEM 电解槽作为 PEM 电解水制氢的关键装备，在制氢系统中占据着重要地位，影响着制氢系统的总成本。

下图中，研究人员正在对 PEM 电解槽进行基础研究。图中是一个四通道试验台，可同时对四个 PEM 电解槽进行测试，在测试过程中，研究人员可以获得有关电流密度分布、动态操作行为和气体纯度的可靠数据，并对这些数据进行评估。

根据电解水制氢的热力学反应原理分析，电解水制氢为非自发的吸热过程，操作温度的选取对于电解槽的能耗具有显著影响，提高操作温度可以降低能耗。但在实际应用中，电解水制氢操作温度的选取，除了考虑能耗，也需要考虑电解槽零部件材料的耐受温度，故通常会控制反应温度在 80℃ 左右。

在上图的应用中，用于 PEM 电解槽控温的恒温器需要保持 80±0.1 ℃ 的恒定温度，并能够在无人值守的情况下连续运行；同时还需要以太网接口，用于远程启动程序和记录数据；以及搭配两个温度传感器，用于确定电解槽输入端和输出端的液体温度。

在图中的四通道试验台上，LAUDA 为每个 PEM 电解槽搭配了一台 LAUDA ECO E 4 S 恒温器。ECO E 4 S 工作温度范围 20-200℃，温度稳定性0.01K，加热功率最高至2.0kW，具备以下特点，完全符合试验要求。

体积小，可以和实验台桌面的尺寸完美匹配

功率足够大，可以迅速达到 80 °C 并保持恒温

可通过以太网接口进行控制，实现外部监控和数据存储

控制器 ECO Silver 可实现对编程器和控制参数的精确控制，避免温度过冲

目前，研究人员正在建造一个 8 通道试验台，并计划在将来建造一个 40 通道试验台，关于如何连接 40 个 PEM 电解槽和恒温设备， LAUDA 已与研究人员进行了探讨，并初步制定了一个创新解决方案。作为温控设备行业专家，LAUDA 始终热衷于和用户交流，根据用户的实际需求，制定可靠的应用方案。

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