国家标准计划《PEM电解槽技术要求》由 TC309(全国氢能标准化技术委员会)归口 ,主管部门为国家标准委。
主要起草单位 中国科学院大连化学物理研究所 、中国标准化研究院等 。
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利用可再生能源发电,研发聚合物电解质电解水制备“绿”氢技术,该技术无碳排放,易适应可再生能源发电的波动特性,具有制氢纯度高、产氢能力高、系统简单的优势,是面向碳中和的关键技术,具有基础性、战略性及前瞻性。
绿色制氢的应用范围将涵盖氢燃料电池、绿色冶金、绿色化工等众多国民经济支柱产业,对于我国实现碳减排,碳中和具有重要战略意义,可为进一步推动我国氢能技术走向成熟,实现产业化并逐步扩大产业化规模,培育可再生能源绿色制氢、新能源汽车产业和提高自主汽车工业的创新能力和核心竞争力作出重要的贡献。
由于氢气在自然界很少以单质形式存在,需要通过工业过程制取,氢气的来源包括工业副产氢、化石燃料制氢与电解水制氢等多种途径,其区别在于原料的再生性、二氧化碳的排放与制氢的成本。
目前,全球氢气的制取约95%以上来源于化石燃料的重整,生产过程必然排出CO2,约4~5%来源于电解水,无CO2排放。
按照制氢过程的碳排放,分为“灰氢”(煤制氢)、“蓝氢”(天然气制氢)与“绿氢”(可再生能源电解水制氢)。
氢能产业发展初衷是零碳或低碳,因此,灰氢和蓝氢发展将会逐渐被基于可再生能源的绿氢所替代,绿氢将是未来发展的方向。
以欧盟为例,欧盟规定电解槽的制氢响应时间在5秒之内, 目前只有PEM水电解技术可达到此要求,因此,欧盟提出了PEM水电解制氢逐渐取代碱性水电解制氢的计划。
2020年7月,欧盟委员会发布涉及氢能的战略计划,重点开发利用风能和太阳能生产可再生氢(可再生能源电解水制氢)。
从2020年到2024年,欧盟将支持安装超过6 GW的可再生氢电解槽,产氢100万吨。
从2025年到2030年,在欧盟建成40 GW的可再生氢电解槽,达到1000万吨可再生氢产能。
从2030年到2050年,可再生氢技术应用达到成熟,并在所有难以脱碳的领域(如航空、海运、货运交通等领域)进行大规模部署。
2021年美国能源部提出计划:在未来10年将电解制氢成本降至$1/kgH2,其中的电解槽就比照PEM电解技术。
然而,目前关于电解制氢的技术要求主要集中在传统的碱水电解制氢,尚未针对PEM电解槽技术要求的各级标准,而国内外产品纷纷从示范向市场化产品发展,用户迅速增长,制订PEM电解槽技术要求的国家标准迫在眉睫。
本标准规定了PEM(质子交换膜)电解槽的术语和定义、实验设备和测量仪器、测试条件、设备要求、组装及安装、实验与检测的技术要求、标志、产品随机文件。 本标准适用于中高压(0~10MPa)及差压(P:0~4MPa)产氢的PEM电解槽。