這條生產(chǎn)線造出制氫系統(tǒng)“綠色心臟”

◎通 訊 員 郭丁丁

本報記者 韓 榮

涂膠機器人快速揮舞著機械臂，發(fā)出“嘶嘶”的聲音，將瞬干漆均勻涂抹在極板流道槽——近日，科技日報記者在位于山西太原的潞安化工機械（集團）有限公司（以下簡稱“潞安化機”）新能源裝備分公司車間看到這樣一幕，這是生產(chǎn)堿性水電解槽過程中的場景。

目前，潞安化機新能源裝備分公司廠房面積5000平方米，擁有山西省內(nèi)首條年產(chǎn)100臺（套）電解槽的智能化、自動化生產(chǎn)線。

2024年12月21日，山西首臺堿性水電解槽“晉華槽”在潞安化機下線。時隔3個月，生產(chǎn)線運行狀態(tài)如何？記者走進潞安化機新能源裝備分公司車間進行實地探訪。

創(chuàng)新設(shè)計實現(xiàn)低能耗制氫

作為一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，氫能對于構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系具有重要意義。目前，我國制氫方法多樣，包括電解水制氫、水煤氣法制氫、焦?fàn)t煤氣冷凍制氫等。其中，電解水制氫因技術(shù)相對成熟且應(yīng)用廣泛而備受關(guān)注。盡管成本較高，但其產(chǎn)出的氫氣純度也相對較高。

潞安化機新能源裝備分公司車間負責(zé)人王成林說，電解槽是電解水制氫系統(tǒng)的“心臟”，其能耗直接影響制氫成本。2022年，潞安化機與清華大學(xué)、碳能科技（北京）有限公司攜手合作，共同研制低能耗強波動電解槽。

潞安化機總工程師仙運昌介紹，在聯(lián)合研發(fā)過程中，科研團隊通過對電流密度、新型電極和“熱—電—流”場的研究，充分發(fā)揮企業(yè)制造安裝技術(shù)優(yōu)勢，研制了高電密堿性水電解制氫裝備——“晉華槽”。

研發(fā)過程中，團隊還創(chuàng)新性提出多種設(shè)計：雙極板采用全對稱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，提升電解槽的電流密度；陰極電極為新型雷尼鎳復(fù)合電極，陽極電極負載高活性催化劑，提高了催化效率，降低了電解能耗；隔膜為碳能科技（北京）有限公司研發(fā)的新一代產(chǎn)品，有效提升了隔氣性，增強了槽體的波動適應(yīng)性；陽極腔采用多維柔性支撐擴散流場，確保“熱—電—流”三場均一性，降低接觸電阻。

“‘晉華槽’的產(chǎn)氫量可達每小時1000標(biāo)準(zhǔn)立方米，可廣泛應(yīng)用于煤化工、石油煉化加氫、氫冶金、電廠摻氨燃燒等多個領(lǐng)域?！毕蛇\昌介紹，“晉華槽”在工作狀態(tài)下的額定電流密度可達每平方米5000安培，生產(chǎn)一標(biāo)準(zhǔn)立方米氫氣的直流電耗僅為4.3千瓦時，具有電解效率高、綜合能耗低、波動范圍大等顯著優(yōu)勢。它可有效消納陸上風(fēng)電、海上風(fēng)電以及光伏新能源發(fā)出的綠色電力，并將其轉(zhuǎn)化為綠氫產(chǎn)品。

63臺設(shè)備支撐智能化生產(chǎn)

在潞安化機新能源裝備分公司車間里，記者看到，全自動作業(yè)生產(chǎn)線正在平穩(wěn)運行。在生產(chǎn)線電子看板上，設(shè)備作業(yè)率、日計劃進度、設(shè)備運行狀態(tài)一覽無余。

“我們?nèi)诤狭俗詣涌刂?、聲光電檢測、AI算法、大數(shù)據(jù)、云平臺等技術(shù)，實現(xiàn)100%自動化生產(chǎn)、100%質(zhì)量自判定、100%產(chǎn)品數(shù)字化、100%信息共享?！蓖醭闪终f，這條生產(chǎn)線包含25種63臺專業(yè)化設(shè)備，智能范兒十足。以液壓升降組裝平臺為例，機組配有高清監(jiān)控系統(tǒng)，具備掃碼以及多媒體記錄功能，可采集、綁定、保存電解槽零部件數(shù)據(jù)，對電解槽組裝過程、組裝細節(jié)等信息進行追溯。

不僅如此，車間生產(chǎn)線還包括雙極板自動焊接線、流道槽自動貼鎳片線、鎳絲網(wǎng)自動焊接線和隔膜系統(tǒng)，建有恒溫恒濕房，配備支撐網(wǎng)自動電阻點焊機、焊縫氣密檢測機、隔膜自動裁切機等。它們共同支撐了電解槽的制造安裝。

潞安化機副總經(jīng)理李文忠說，下一步，公司將與清華大學(xué)等單位進一步合作，發(fā)揮技術(shù)及制造優(yōu)勢，推出撬裝一體式制氫設(shè)備，開展電解水制氫、電解二氧化碳制一氧化碳等前沿技術(shù)攻關(guān)，加快氫能成套裝備研發(fā)和制造。