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转载自济南日报:“氢”风徐来

2024-10-10 09:00:00

这是一支年轻的科研团队,他们平均年龄只有30多岁,却在行业内取得了骄人的成绩——研发出了国内PEM单槽产氢量最高的制氢装备。此刻的他们,手里对照着图纸,在检查和调整着刚刚下线的一组装备。这些装备,将为下游产业的应用提供氢能源动力。

在山东赛克赛斯氢能源有限公司的车间内,工人们正在为3组PEM纯水电解制氢装备封装打包。这些装备即将发往某央企。

离车间不远处的研发中心内,技术带头人丁孝涛正与团队成员一起讨论着接下来的研发方案。他们研发制造的装备,制氢量从最初的几百毫升/分钟到如今的1000立方米/小时。十余年间,这些数据串联在一起,形成了一道美妙的上升弧线。正因如此,该企业逐渐成为国内同类型企业中当之无愧的佼佼者,技术在国际上也处于领先地位。

“绿氢”从哪儿来

“提到氢能源,很多人首先会想到氢能源大巴车,其实现在氢能源的应用场景中,车辆只占很小的比重。”在丁孝涛的描绘下,记者看到了一幅崭新宏大的应用场景:在“双碳”目标下,我国氢能产业不断涌现新的技术突破和应用场景。“氢燃料电池、大流量加氢站、交通、工业制造、电力……但凡是能用到燃料的地方,都可以用到氢能。”

那氢气从何而来?制氢装备生产企业无疑是源头。在行业内,制氢并不难,难的是如何提高制氢效率,满足未来庞大的应用市场需求。

正是因为预判了这一趋势,赛克赛斯氢能成为起步最早的一批企业之一,企业也成立了相应的技术研发团队。

“PEM纯水电解制氢其实是一种通过电解水产生氢气的方法。实验室里,研发人员在充满电解液的电解槽中通入直流电,水分子在电极上发生电化学反应,分解成氢气和氧气。因原料清洁,在行业内这是一种获取‘绿氢’的理想技术。”

在丁孝涛描述的这一过程中,装备中的“电解槽”是制氢的关键部件,而电解槽中的“膜电极”,更是核心中的核心,也是行业竞争拉开距离的关键。

在研发中心,技术人员向济南日报记者展示了“膜电极”。这是一大块黑色的薄片,看上去似乎有些平平无奇,但丁孝涛却告诉记者:“就是它,决定着装备最终的制氢效率。”

“芝麻”与“烧饼”

“你看到的黑色物质,是催化剂。我们需要把它均匀地附着在质子交换膜上,它的活性能催生出氢气。”丁孝涛用一个生动形象的比喻来向记者科普:“我们把膜电极想象成一个芝麻烧饼,催化剂就是这层芝麻,而中间的质子交换膜就是这个饼,只有芝麻贴合得既均匀密实、又不会掉落,还要时刻保持活性,才能达到最好的制氢效果。”

为了保证催化剂的均一稳定和活性,研发团队扎根实验室,尝试了各种不同的方法。一方面他们借鉴国际上的成功经验,与科研院所交流合作;另一方面积极发挥主观能动性,大胆尝试新方法。

这个近40人的核心研发团队中,涵盖了化学、电化学、化工、电控领域的很多高新技术人才。分布在研发中心、生产车间的他们,呈现的是一种不畏艰难、探索求知的姿态。“近年来,政府部门给了我们很多支持,包括搭建研究平台、资金扶持,企业也是加大投入,无条件地支持研发工作,所以我们每个人都是压力和动力并存,时常互相鼓励,一定要做出成绩来!”

丁孝涛回忆,他们在电厂等下游企业走访时发现,受国外技术制约,企业往往需要面对设备成本高、维修难度大等现实难题,这强烈地刺激着他们内心:“一定要把核心技术牢牢握在自己手中!”

 “未来”已来  

2014年PEM单槽产氢量达到每小时2立方米,2016年10-30立方米,2018年50立方米……研发人员的脚步迈得扎实稳健,制氢效率在逐年提升。2018年,他们的研发成果吸引了科技部的关注,并承担了国家重点研发计划重点专项。行业专家也为他们提出了更高的要求:“能不能试着提高到200立方米?”

“这么大的量,做出来给谁用?”这是当时丁孝涛和同事们的第一反应。但如今6年过去了,氢能源的很多应用场景都解答了他们当年的疑惑。“一个制加氢一体站,每个小时至少需要200立方米的氢气;一座油田,每小时可能要用到数万立方米。”丁孝涛感慨,如今氢能产业下游的应用场景渐渐扩大,氢动力列车成功试运行、氢电混合动力人工智能运输机器人成功下线……在可再生能源消纳、交通、化工、建筑等诸多领域都能感受到这缕“氢风”。

2018年当年,团队就完成了PEM单槽产氢量每小时260立方米的目标,此后的数年里,他们不断创造新高。在这个过程中,改变生产线、提高精密度,自主研发制造设备和测试设备,他们一路拼荆斩棘,摆脱技术制约,为国内氢能制造行业蹚出了一条新路子。

技术的不断突破,应用场景的呈现,为高质量发展和能源绿色低碳转型提供了强劲发展动力。制氢装备生产企业,无疑是这一动力的“源头”。目前,赛克赛斯氢能研发中的世界最大PEM单体制氢装备,产氢量可达1000立方米/小时。这一数字已经足够亮眼,但研发人员并没有止步。在他们看来,只有技术不断突破,产业链才能不断“延长”。