2-【10.18北京国际风能展】PEM电解水制氢技术及与风光可再生能源的耦合(2).pdf

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1、Internal Use陆 瑞康明斯（中国）投资有限公司康明斯恩泽（广东）氢能源科技有限公司Internal Use1Cummins EnzeCummins Enze1PEMPEM电解水制氢技术及特点电解水制氢技术及特点010102康明斯PEM电解水制氢技术与应用03PEM制氢技术与风光可再生能源的耦合Internal Use2Cummins EnzeCummins Enze2碱性（碱性（AlkalineAlkaline）质子交换膜（质子交换膜（PEMPEM）阴离子交换膜（阴离子交换膜（AEMAEM）固体氧化物（固体氧化物（SOECSOEC）电解质隔膜30%KOH+复合膜纯水+质子交换膜纯水+

2、阴离子交换膜固体氧化物电流密度（A/cm2）0.2-0.41-30.50.2-0.4系统能耗5-5.5kWh/Nm34.5-5.0kWh/Nm3运行温度（）957560800产氢纯度99.8%99.99%99.99%产氢压力16bar40bar10bar10bar设备体积11/31/3功率变化启停慢，不适应波动启停快，快速响应波动变化启停快，快速响应波动变化启停不变可维护性强碱介质腐蚀性强易于维护易于维护环保性碱液污染无污染无污染技术成熟度产业化初步产业化实验室阶段初期示范单机规模（Nm3/h）国内1000方设备已装机运行全球1000方投运，国产200方投运1010四种不同电解水制氢技术路线I

3、nternal Use3Cummins EnzeCummins Enze32H2O(liquid)4H+4e+O2(gas)IrO24H+4e+2H2(gas)Pt阳极反应阳极反应阴极反应阴极反应4OH-2H2O(liquid)+O2(gas)+4eCo3O44H2O(liquid)+4e 4OH-+2H2(gas)Ni电解质电解质20-40%wt KOH（OH-）质子交换膜（H+）原理图原理图电流密度电流密度4,000-6,000 A/m220,000-25,000 A/m2工作温度工作温度 90 65 动态响应动态响应NA秒级秒级出气压力出气压力0-16barg30barg电解槽效率电解槽

4、效率60%70-80%碱水制氢(ALK)质子交换膜制氢(PEM)启停启停5分钟热启分钟热启/20-30分钟冷启分钟冷启10-30分钟热启/1-3小时冷启运维成本运维成本高低低功率调节范围功率调节范围20%-100%5%-100%（可扩展至（可扩展至125%）一、一、PEMPEM与与ALKALK电解水制氢技术电解水制氢技术中短期内，中短期内，PEMPEM可与可与ALKALK配套使用，各取其配套使用，各取其长，提升电氢系统稳定性和经济性；长，提升电氢系统稳定性和经济性；PEMPEM电解水制氢技术的优势：电解水制氢技术的优势：与可再生能源匹配性更好：与可再生能源匹配性更好：适应电源间歇性、波动性，动

5、态响应快、操作范围宽运维成本低：运维成本低：电堆大修仅对失效MEA与GDL做清洗或部分更换，日常维护费用低能耗低：能耗低：相对碱性省约7%-10%的电耗碱性电解水制氢技术的优势：碱性电解水制氢技术的优势：初始投资低初始投资低Internal Use4Cummins EnzeCummins Enze4传导质子H+，隔绝氢气和氧气目前采用金属铱，加速水分子分解成质子H+以及氧气采用多孔材料的钛毡去离子水去离子水+氧气氢气+去离子水阳极扩散层阳极催化层阴极扩散层采用多孔材料的碳纸阴极催化层目前采用Pt/C，加速氢气的产生质子交换膜单电池单电池+双极板、端板、CVM等双极板双极板连接相邻电池的薄板。目

6、前大都采用钛板并在表面进行涂层处理；两侧刻有流道，与阴阳扩散层接触，起到传导电子/热量、分配去离子水和收集氢气的作用；端板端板位于电堆最下和最上电池两侧，将数百片单电池形成电堆结构CVMCVM监控每片电池的工作电压电解槽电解槽MEABPPBPP膜电极MEA端板端板CVM双极板BPP集流板（-）绝缘板集流板（+）绝缘板双极板BPP一、一、PEMPEM电解槽及核心结构电解槽及核心结构Internal Use电解槽（PEM电堆）自来水、地表水/地下水清洁电能去离子罐RO/RO+EDI 水纯化装置软水去离子水整流器隔离变压