一种电解水技术及设备

发布时间: 2022-10-19

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式：技术许可

成果类型：发明专利

行业领域：

资源循环利用

成果介绍

氢能是未来能源发展的重要角色，可再生能源结合水电解制氢将在未来发挥重要的作用。水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法，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。在目前已有的技术中，由于电化学反应产生一定的热量，会导致电极和电解液温度升高。目前工业上主要通过调节电解液流速进行对流换热，电解槽端板上存在乳突状结构增强扰动，加强传热传质过程，从而使电解槽温度维持在一定范围内。即便如此，电解液出口和入口温度依然存在较大差距，出口的电解液温度需要进一步冷却才能重新被利用。本成果提供了一种电解槽流场板结构，解决了电解槽内部温度不均匀性，提高了能量转换效率。将扁平管状热管嵌入电解槽内部，与电解槽端板结合为一体，解决了电解槽端板温度分布不均、出口易发生电解液沸腾的问题，电解槽运行效率增加，并保证一定的安全性。

成果亮点

1、本成果所对应的工艺技术在市场上暂未见到，没有直接的对标企业。 2、与现有的电解水氢气净化技术相比，本成果对于氢气的电解效率更高，产品气回收率可以提高约10%，工艺系统简单，体积可减小约10%，同时不增加投资成本。 3、与现有的电解氢气效果相比，本成果可应用于大规模制氢场合，工艺流程简洁，自动化程度高，初始投资低。 4、本成果属于新型电解水氢气和净化技术，因此在知识产权申请、技术发展、市场推广等方面具有先发优势。

团队介绍

科研团队主要来自于清华大学能源与动力工程系的技术团队，该团队在碱性水电解制氢、固体氧化物电解制氢、碳氢燃料制氢、氢气纯化等领域都有非常深入的研究和相应的工艺设计经验。史翊翔，清华大学能源与动力工程系教授、博士生导师，主要研究方向为：洁净煤发电技术、燃料电池与电解、气体分离与净化。针对化石能源及可再生能源的高效清洁转化利用，发展图案催化剂反应机理实验鉴别手段以及高温非均相表面基元反应机理的多尺度建模方法，揭示非均相吸附/催化层多组分气体扩散和热/电/质耦合的复杂传递作用机制。开发新型高温固体氧化物直接碳/直接火焰燃料电池发电技术、低能耗中温变压吸附二氧化碳分离与制氢技术及二氧化碳电化学转化技术。先后承担了中组部“万人计划”青年拔尖人才支持计划、北京市杰出青年基金、国家重点研发计划课题、国家自然科学基金面上项目、国家重点基础研究发展计划(973 计划)课题等科研项目。

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：“科创中国”军工安防与应急产业科技服务团 (中国兵工学会) 评价时间：2022-10-26

王小绪

南京理工大学

教授

综合评价

该成果解决了电解槽内部温度不均匀性的问题，提高了能量转换效率，且成果所对应的工艺技术在市场上暂未见到，对传统可再生能源制氢行业有一定的引领性作用，技术创新性很强，投资回报比较可靠。目标市场属于氢能领域，现有市场规模大约为几十亿元，鉴于目前双碳目标的重要辐射与影响力，可再生能源电解水制氢行业预计在5年内将会爆发式增长。未来氢能领域是一个千亿规模的市场，产业链非常长，市场容量很大。总体而言，该项目技术思路方向很好，未来市场空间大，有利于当前政策要求，转化成熟度很高，值得支持推广。建议强化相应产品开发，加大产业链开发力度。

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