5月13日-19日为2024年全国节能宣传周，天津市科技局定于局官网和微信公众号组织“2024·节能宣传周--天津节能降碳先进技术网络展播”活动，宣传我市节能降碳科技成果，

今天展播的技术名称：

风光电源全自动碳电极水解离制氢技术

天津锦美氢源科技发展有限公司注册在天津市空港经济区，是集研发、生产、销售、服务为一体，专业从事于绿氢高端装备制造，公司产品类别包括：集中式制氢设备、分布式制氢设备、可移动式制氢设备、微型制氢设备及氢能应用系统解决方案服务方。锦美氢源公司的诞生依托于锦美集团在碳材领域20余年专注探索实践、研发创新的技术储备，2018年锦美集团战略布局氢能领域，制氢项目团队经过四年多的努力，创造性研发出碳电极电解水制氢技术，采用能耗低、抗高温、耐腐蚀、导电性能好的碳复合材料作为电极板实现电解水制氢，该产品具备制氢成本低、设备响应快、碳电极寿命长、维护成本低的优势，目前该技术已被认定为国际先进水平。公司首创“标准单元模组”制氢装置，可依据客户实际需求灵活装配，满足不同场景制氢用氢，有效解决了行业内制氢、运氢、储存成本居高不下的痛点。目前公司已通过ISO9000质量、环境、职业健康管理体系。公司注重自主研发和管理创新，成立企业工程技术中心，具有强大的研发能力，截止至今，已拥有有效专利17项、软件著作2项。2022年通过国家科技型中小企业认定，2022年天津第一批入库雏鹰企业，2022年天津市创新型中小企业认定，第七届“创客中国”天津市中小企业创新创业大赛三等奖，天津市创新创业大赛暨第11届中国创新创业大赛二等奖。2023年4月经权威专家、教授针对我司“分布式碳电极水解离制氢技术”召开技术研讨会论证后，专家组一致认为该技术先进、高效，运行安全、稳定，经济性较好，具有示范推广价值。2023年5月我司“风光电源全自动碳电极水解离制氢技术”荣获2023“零碳中国”零碳技术解决方案，2023年11月荣获2023 TOP 10“零碳中国”十大创新技术。

1.技术简介

本项目采用锦美氢源自主研发的制氢装置，创造性的采用碳复合材料作为电极，该技术为国际首创。产出氢的品质极好、电极寿命长，制氢装置自动化程度高，装置可以安全运行并且稳定性好，并可以实现远程互联网人工干预，实现智能控制。开发了光伏发电、风力发电、蓄电池和电网供电多模块协调控制的电源系统，有效降低了电解水制氢的能耗成本。技术领域为绿色低碳技术。

1.1 技术原理及工艺流程

基于潜在市场分析和我公司多年从事碳电极电解水制氢的研发和技术积累，提出了一种风光电源全自动碳电极水解离制氢的解决方案。

制氢系统采用多模组累加的模式，电解槽通以直流电的条件下，阴极侧产生氢气，阳极侧产生氧气，氢气与氧气分别通过对应的管路进行汇总，氢气汇总之后送至压缩机室，经过压缩之后通过精制系统进行精制处理。

各项运行参均可数实现自动监测和控制，可按用户需求不同，提供气动仪表控制、电动仪表控制、PLC可编程控制、DCS控制、远程通讯等控制手段以及各类分析仪表。

每套制氢系统通常配备控制柜、整流柜等控制单元以及氧中氢、氢中氧等分析仪表。

我司首创“标准单元模组”制氢装置，如图1所示，采用模块化设计，主要分为电源系统、制氢装置、压缩系统、储氢系统、精制系统，各部分均配备氢气报警装置，且均与一个控制系统相连接。可根据实际需求调配不同模块，或增减某模块的规模，各个模块可集成在一个或多个区域内。可依据客户实际需求灵活装配，满足不同场景制氢用氢，有效解决了行业内制氢、运氢、储存成本居高不下的痛点。

图1“标准单元模组”制氢装置

2.1 技术成果适用性

近年来，随着全球对清洁能源需求不断增加，电解水制氢技术得到了广泛的关注和研究。

首先，在能源转型方面，电解水制氢技术可以作为一种可再生能源的储存和转换方式。由于风能、太阳能等可再生能源具有不稳定性，而氢气可以作为能源的储存介质，将多余的能量储存起来，以备不时之需。此外，氢气还可以通过燃料电池等方式转化为电能，为家庭和企业提供清洁、可靠的电力供应。因此，电解水制氢技术在能源转型中具有重要应用前景。

其次，在交通运输领域，电解水制氢技术可作为电动汽车的一种理想能源。相比于传统的燃油汽车，电动汽车具有零排放、低噪音等优点，但是其续航里程和充电时间一直是制约其发展的主要因素。而氢气可以通过燃料电池等方式直接转化为动力，不仅能够延长电动汽车的续航里程，还能够实现快速充电。目前，一些国家和地区已开始推广使用燃料电池汽车，未来随着技术的不断成熟和成本的降低，电解水制氢技术有望成为电动汽车的主流能源之一。

最后，在工业生产方面，电解水制氢技术也有广泛的应用前景。例如，钢铁、化工等行业需要大量的氢气作为原料或保护气，传统的生产方式通常采用天然气重整等方式获得氢气，这种方式不仅消耗大量能源，而且会产生大量的二氧化碳等温室气体。而电解水制氢技术可以直接利用电力将水分解为氢气和氧气，不仅能够减少能源消耗和环境污染，还能够提高生产效率和降低成本。因此，电解水制氢技术在工业生产中的应用前景也非常广阔。

2.2技术创新性及先进性

本技术针对电解水制氢电极寿命短、耗能高等难题，采用了碳复合材料电极和多模块协调控制的电源系统，开发了分布式碳电极水解离制氢技术。

主要创新点和取得的成果为：

（1）提出了使用碳复合材料极板作为电解水制氢的电极，极板具有电流通量高，电极寿命长等优点，迄今40000小时无腐蚀；

（2）开发了光伏发电、风力发电、蓄电池和电网供电多模块协调控制的电源系统，有效降低了电解水制氢的能耗成本，制氢电耗为4.05kWh/Nm3；

（3）该技术智能化程度高，可远程控制，已形成完整的工艺包。

2019年底进行了省级科学技术成果鉴定，被评为国际先进。

2023年4月27日能投委组织对锦美氢源“分布式碳电极水解离制氢技术”进行技术研讨，专家组一致认为该技术先进、高效，运行安全，稳定，经济性好，具有示范推广价值。

2023年10月17日我司制氢设备所产氢气质量满足国家标准GB/T 37244-2018质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气质量指标要求及GB/T 3634.2-2011高纯氢质量指标要求。

2.3 节能减碳或污染防治效果

首先，电解水制氢技术不需要燃烧化石燃料，不会产生二氧化碳等温室气体，因此可以减少大量的碳排放。根据国际能源署的数据，全球每年氢气生产所需的能源中，约80%是通过化石燃料制得的，如果能够将这部分化石燃料制氢替代为电解水制氢，将会显著减少全球碳排放量。

其次，电解水制氢技术的能效比传统方法更高。电解水制氢只需要消耗电能即可完成水的分解反应，而不需要额外消耗其他能源。据统计，目前电解水制氢技术的效率已经超过了70%，并且还有不断提高的趋势。这意味着使用电解水制氢技术可以更加节约能源，从而实现更好的节能减排效果。

最后，电解水制氢技术还可以减少污染物排放。传统的化石燃料制氢过程中会产生大量的污染物，如二氧化硫、氮氧化物等。而电解水制氢过程则只会产生氧气和水蒸气等无害物质，不会对环境造成污染。因此，采用电解水制氢技术可以实现零排放的目标，对于保护环境和人民健康具有重要意义。

3. 技术示范情况

电解水制氢技术已经在多个领域得到广泛应用，具体包括能源、交通、工业和建筑等。

在交通领域，氢气被认为是实现零排放运输的重要途径，电解水制氢技术可以为燃料电池车提供清洁能源。

在电力行业，电解水制氢技术被用于调节电网负载，提高电网的稳定性和可靠性。此外，由于氢气可以作为储能介质，电解水制氢技术也被视为一种可再生能源储存方式。

对于工业领域来说，电解水制氢技术被应用于冶金、化工等行业。其过程不会产生有害的副产品，相比传统的焦炭还原法，能够有效降低碳排放。

在建筑领域，电解水制氢技术有望成为未来建筑采暖的新能源。

案例：二氧化碳加氢合成绿色甲醇项目

（1）工程规模：天津锦美氢源科技发展有限公司与金岩集团、山西碳基新材料产业研究院目前正在山西省吕梁市孝义县新能源发电制氢及后续二氧化碳捕捉合成甲醇项目的研发、应用等领域开展全面合作。关键设备为分布式电解水制氢装置，主要建设内容包括完成现场50Nm³/h电解水制氢装置的装配。

（2）主要参数及工艺流程如表1和图2所示：

表1 制氢设备技术参数

注：氢气需求纯度，按客户要求可达到99.999%。

图2制氢工艺流程

天津市科技局

2024年5月13日

联系人：社农处 樊少杰 022-58832812