电解槽

2024 年 7 月，国家标准《PEM 电解槽性能测试方法》征求意见稿发布。电解槽测试系统是氢能领域重要的检测设备之一。本标准为首次修订。国内外产品纷纷从示范向市场化产品发展，用户迅速增长。随着PEM制氢电解槽的大规模商业化进程不断推进，无论是批量生产还是研发和技术储备，电解槽的开发和生产过程中都需要进行严格的测试。为此，专业的PEM电解槽测试平台应运而生，这些平台能够监控电解槽的各项参数和运行状态，实现包括伏安特性曲线在内的性能测试、敏感性测试以及寿命评估等多项功能。以下是部分PEM制氢电解槽测试系统厂商及产品的介绍，排名不分先后。一、KEWELL科威尔科威尔技术股份有限公司是一家以测试电源为基础产品，为多行业提供测试系统及智能制造设备的综合性测试装备公司。公司目前主要产品线有测试电源、氢能测试及智能制造装备、功率半导体测试及智能制造装备等。产品主要应用于新能源发电、电动车辆、氢能、功率半导体等工业领域。由于测试电源产品运用的广泛性特点，公司产品还应用于轨道交通、汽车电子、智能制造、机电设备、航空航天、实验室认证等众多行业领域。产品：E500系列、E500-H单池高压版、单池多通道版、HETS-PEM-S系列电解槽测试等。例：E500-L单池常压版该系统运行压力最高2bar，由去离子水循环系统、氮气吹扫单元、压力调节单元、气水分离单元、气体分析预处理单元、PLC采集与控制单元、人机操作单元和安全监控单元等组成，采用公司自主开发的系统测试软件，可满足PEM电解槽的极化曲线、电化学测试、氧中氢浓度在线测试、敏感性测试、耐久性测试、产氢能耗效率、产氢质量测试和产品寿命等测试。产品功能：极化曲线测试功能、手动和自动运行模式、电池电压监测功能、氢/氧压力、温度测试功能、氧中氢浓度在线检测功能、氢/氧自动背压功能、高效汽水分离功能、水路温度、流量及压力控制功能、全自动补水功能、水路电导率监控功能等。二、北京格睿能源科技有限公司北京格睿能源科技有限公司成立于2021年，公司围绕氢能和燃料电池相关领域，以测试设备为基础产品，提供领先的高性能高可靠测试技术解决方案，为氢能行业提供“制-储-运-加-用”测试设备与数字服务。公司依托北京科技大学和清华大学氢能与燃料电池团队，经过多年技术积累，研发产品涵盖了燃料电池堆测试设备、燃料电池系统测试设备、电解槽测试设备以及关键零部件和材料测试设备等，可提供百瓦级至百千瓦级全功率范围的电解水制氢和燃料电池测试设备，并为客户提供智能化测试数据处理分析软件和测试服务。目前，产品已在国内多家高校、相关企业中得到应用，并成功开拓了海外市场。产品：100W 桌面式PEM电解槽测试台、全独立八通道 100W PEM电解槽测试台、整体式八通道 100W PEM电解槽测试台、5KW PEM电解槽测试台、500KW PEM电解槽测试台、GR-WETS-PEM-S500K 系列电解水制氢槽测试系统等。例：GR-WETS-PEM-SC100 系列电解水制氢槽测试设备在行业现有产品性能的基础上，进行了多项升级改进和优化设计。本测试设备由去离子水循环系统、氮气吹扫单元、气水分离单元、气体分析预处理单元、PLC 采集与控制单元、人机操作单元和安全监控单元等组成，采用公司自主开发的系统测试软件，可满足电解槽的极化曲线、产氢能耗效率、产氢质量测试和产品寿命等测试。产品功能：阳极进水温度控制、阳极水流量控制、夹具辅热温度控制、阳极进水温度控制、阳极水流量控制、夹具辅热温度控制、阳极出口温度测量、阴极(氢侧)自动背压、阴极产氢测量、氧中氢浓度在线切换检测、氢气流量在线切换检测等。三、大连锐格新能源大连锐格新能源科技有限公司成立于2009年，是国内最早专门从事氢能检测装备研发、设计与生产的高科技企业之一，拥有目前氢能行业最齐全的检测装备产品系列，目前产品覆盖PEMFC、PEM电解水和SOFC三大品类，主要包括燃料电池测试平台、燃料电池发动机测试系统、燃料电池系统部件测试平台、电解水设备测试平台、燃料电池及系统产线测试产品、燃料电池发动机测试实验室搭建等全系列氢能检测装备。产品：PEM（AEM）电解水制氢测试平台系列等。PEM（AEM）电解水制氢测试平台系列是针对PEM（AEM）制氢电解槽设计的一款测试平台，适用额定功率范围100W～1MW之间的PEM（AEM）制氢电解槽的性能评价。PEM(AEM)电解池测试系统可按照用户操作条件实现PEM(AEM)电解池的性能测试、敏感性测试、部件选型、寿命评估和理论基础研究等功能。通过操作软件实时控制、监测并显示PEM(AEM)电解池运行过程中的各种参数和工作状态，包括水的温度、压力、流量，电压、电流，冷却水温度、产生氢气的温度、压力、露点、纯度等参数，来实现PEM(AEM)电解池在各种不同的工况下的工作。产品功能：数据采集、存储功能：能够实时采集并存储电解槽的水流量、气体流量、温度、压力、电流、电压等信号；背压功能：氢气/氧气自动（手动）背压控制，满足常压到高压范围阴阳极均压、差压的控制功能；气体干燥功能：具备气液分离、气体冷却/干燥/过滤、气体流量精确测量；氮气自动吹扫功能：出现故障或停机时，自动氮气(高压/低压)吹扫，置换氢气管路中氢气；去离子水路控制功能：温度/流量精确调节、电解液回收、电导率在线监测、自动补水等功能；安全连锁及保护功能：软硬件多级安全保护策略和功能；电解池的性能测试（伏安特性曲线）、敏感性测试、部件选型、寿命评估功能；设备稳定性及可靠性：满足7×24小时无人值守全自动运行。四、NBT拜特NBT拜特创立于2005年，是国内新能源测试领域的开拓者，也是国内领先的新能源行业测试设备和技术服务提供商。公司主要业务涵盖锂电和氢电测试设备两大板块，凭借敏锐的市场触觉，优秀的产品品质，持续创新和迭代开发能力，为新能源行业用户提供丰富的产品组合和测试技术解决方案。产品：PE-1K/50K/500K/1MW电解制氢测试系统等。PE-1K/50K/500K/1MW电解制氢测试系统旨在为PEM电解槽制氢提供稳定测试系统，本系统由循环水系统模块、背压模块、降温除湿模块、氮气吹扫模块、PLC采集与控制模块、人机操作和安全监控模块等组成。用于检验电解槽的极化曲线、单池一致性、产氢能耗效率，产氢质量测试和产品寿命测试。产品特点：高效的水汽分离器设计，确保气体流量的精确测量具备安全自动防护操作,可选择执行降载、卸载、断路、降压、中断反应水供应等防护措施具备CV、CC、CP等多种运行模式,单池电压检测及防护,电源输出电压、电流、功率检测及防护功能全自动化无人值守操作完整的软硬件安全运行保护机制及定制化服务生成气精确流量测量，氢中氧，氧中氢在线质量分析，高压低压控制模式五、律致新能源律致是一家致力于为氢能装备、燃料电池系统及核心零部件提供开发测试和智能制造解决方案的创新型技术企业。公司目前为国家级高新技术企业、上海市“专精特新”企业、嘉定区“小巨人”企业，并荣获2021年度中国机械工业科技进步一等奖。公司在汽车、新能源及自动化领域拥有专业的能力和丰富的经验，依托上海交通大学坚实的“产学研”平台，律己达人、锐意创新、笃行致远、共赢未来，力争成为中国氢能和燃料电池领域的技术领跑者。产品：EC系列PEM电解水测试台。EC系列PEM电解水测试台是用于对PEM电解槽进行详细评估和表征的全功能设备。包括集成电源,电化学工作站,EIS阳抗测试仪,以及用于温度，压力，流速监视的实时传感器，是对电解槽进行测试,诊断和分析的理想实验室选择。产品特点高达10Mpa的背压控制解决方案可选的手动/自动背压模块电解电源最大高达1000V的电压，10000A的电解电流可靠的安全互锁装置，强制通风监测模块，使测试更安全有效选配气相色谱仪模块气体纯化模块，纯度99.999%标配阻抗测试模块，10mHz-10kHz的频率范围单节电解槽可选电化学工作站标配阴极水回收单元定制化防爆仓，使用氢更合规高效的远程监控软件，使测试效率更高六、宇科创新大连宇科创新科技有限公司（简称“宇科创新”）成立于2018年，是国家级高新技术企业、省级“专精特新”企业。目前，宇科创新已在电解水制氢测试设备方向展现出了明显优势，在主流的PEM、ALK、AEM等几种类型电解水制氢测试产品均有案例。产品功能氢气流量：PEM电解槽测试设备为500~1000Nm3/h。系统额定压力最大可达6MPa，防爆设计。电解电压及电流可个性化调整，可模拟风电或光伏发电场景。根据型号的不同，巡检节数最大支持1080节。具备氢、氧纯度检测能力。系统工作温度范围RT~90℃。内循环温度通过加热电解液升温，系统和外循环冷却系统可随时调整。对系统压力、温度、工作电流、循环水量电解液流量、气体浓度等参数进行实时监控，有异常立即报警或者停机。全流程压差自动控制。安全保护参数设置可防止用户错误输入造成该保护未保护。安全故障分级报警处理机制，每级报警值列表。具有实际产氢量质量流量在线测能力，测量精度≤1%F.S。除了上述公司外，还有一些其他企业和研究机构也在积极研发相关的测试技术和设备，为PEM制氢电解槽的性能优化和质量控制提供支持。随着氢能行业的迅速发展，专用检测设备的应用领域也在不断扩大。仪器信息网特别设立了氢能行业专用仪器的专题展示区，旨在为这些专业仪器提供一个展示平台，并希望通过此举为提升氢能使用的安全性贡献力量。

2024 年 7 月，国家标准《PEM 电解槽性能测试方法》征求意见稿发布。电解槽测试系统是氢能领域重要的检测设备之一。本标准为首次修订，主要起草单位为中国科学院大连化学物理研究所、中国标准化研究院 。该标准规定了PEM电解槽性能测试方法的术语和定义，包括功率测试、氢气产量、氢气纯度测试、单位制氢电耗、耐压测试等，适用于等压式、差压式的 PEM 电解槽制氢设备的检验、 检测，产氢压力小于等于 10 MPa，单槽产氢量不低于1m3/h。目前国际上暂无PEM电解槽产品标准，本标准处于先进水平。制定背景随着全球可再生能源的大规模发展，全球能源结构转型加速，绿电制氢产业也进入快速发展阶段。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）。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，尚未颁布针对 PEM 电解槽性能测试方法的标准，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，在检测产品性能参数时，标准缺失，无法统一。标准起草过程2024 年 3 月，国家标准化管理委员会下达了本标准制定计划，计划号：20240551-T-469。2024 年 4 月，全国氢能标准化技术委员会在北京组织召开了本标准启动会，有关单位介绍了标准制定背景、技术进展、标准内容， 成立了标准起草组，确定标准制定工作计划。2024 年 5 月-6 月，全国氢能标准化技术委员会组织有关单位开展了比对试验，对测试方法进行了进一步验证，组织有关单位编写标准草案。2024 年 7 月，全国氢能标准化技术委员会组织有关单位和专家召开了标准推进会，讨论标准主要技术内容，经过修改和完善，形成标准征求意见稿。技术经济论证本标准的制定，填补了国内中高压 PEM 电解槽性能测试方法的空白。为更大规模，更高要求，更多工况下 PEM 电解槽的测试提供了标准和规范。标准制定过程中对 PEM 电解槽性能测试过程中的试验介质、试验条件、试验仪器和设备、试验步骤、数据处理进行了充分的研究和验证，使本标准具有科学性和技术经济可行性，更好的助力PEM电解槽产业高质量发展。预期经济效益PEM 电解槽性能测试方法在评估电解槽的效率、耐久性和整体性能方面非常重要。此外，进行这些测试不仅有助于改进电解槽的设计和材料选择，还能带来若干经济效益。性能测试可以帮助识别和改进电解槽的效率，优化电解槽的操作条件，确保 PEM电解槽的一致性和可靠性，快速地进行产品开发和优化，从而提高产品质量，降低研发成本，提高市场竞争力和投资回报率。附件：编制说明_PEM电解槽性能测试方法征求意见稿_PEM电解槽性能测试方法

南开大学电子信息与光学工程学院罗景山教授团队联合西班牙巴斯克大学科研团队，在电催化水分解制氢研究中取得重要进展。据了解，该联合团队利用金属载体相互作用构筑了碱性条件高活性析氢催化剂，能够在每平方厘米5安培的大电流密度下稳定运行超过1000小时，满足了阴离子交换膜电解水制氢技术商业化应用的需求，相关研究成果在国际学术期刊《自然通讯》发表。氢能作为一种低碳高效的清洁能源，在全球能源转型和应对气候变化方面扮演重要角色。以可再生能源电解水制氢为代表的绿氢在生产过程中不产生温室气体，被广泛视为实现碳中和目标的重要路径之一。Ru NPs/TiN的合成示意图目前，碱性电解水（ALK）和质子交换膜电解水（PEM）两种电解水制氢技术占比较高。其中，ALK制氢技术生产成本低、工业化成熟，但产生的氢气纯度不高且能量效率低。PEM制氢技术能量效率高，产生的氢气纯度较高，但成本较高。而阴离子交换膜（AEM）制氢技术被认为是集两者优势于一体的第三代电解水制氢技术，具有高效率、低成本、快速启停等优势，但在大电流密度下电解槽系统稳定性不足限制了其产业化应用。罗景山介绍，开发大电流密度下寿命长、性能稳定的催化剂是AEM制氢技术亟待解决的核心问题之一。“我们使用氮化钛负载的钌纳米颗粒催化剂组装了AEM电解槽，能在每平方厘米1安培、2安培和5安培的电流密度下稳定运行超过1000小时，性能几乎没有衰减。”论文第一作者、南开大学电子信息与光学工程学院2021级博士生赵佳说。“在每平方厘米5安培的工业级电流密度下，我们的研究成果能够在AEM电解槽中高效稳定运行，克服了催化剂容易不稳定的问题，满足了AEM制氢大规模商业化应用的需求。”罗景山说，“未来，团队将继续投入到绿氢制备技术的自主研发之中，促进科技成果尽快转化落地，为构建零碳、低成本、安全可靠的绿氢能源供给体系贡献力量。”