這條生產線造出制氫系統“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，擁有山西省內首條年產100臺（套）電解槽的智能化、自動化生產線。

　　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，生產線運行狀態如何？記者走進潞安化機新能源裝備分公司車間進行實地探訪。

　　創新設計實現低能耗制氫

　　作為一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源，氫能對于構建清潔低碳、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、焦爐煤氣冷凍制氫等。其中，電解水制氫因技術相對成熟且應用廣泛而備受關注。盡管成本較高，但其產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人王成林說，電解槽是電解水制氫系統的“心臟”，其能耗直接影響制氫成本。2022年，潞安化機與清華大學、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，在聯合研發過程中，科研團隊通過對電流密度、新型電極和“熱—電—流”場的研究，充分發揮企業制造安裝技術優勢，研制了高電密堿性水電解制氫裝備——“晉華槽”。

　　研發過程中，團隊還創新性提出多種設計：雙極板采用全對稱結構優化設計，提升電解槽的電流密度；陰極電極為新型雷尼鎳復合電極，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）有限公司研發的新一代產品，有效提升了隔氣性，增強了槽體的波動適應性；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’的產氫量可達每小時1000標準立方米，可廣泛應用于煤化工、石油煉化加氫、氫冶金、電廠摻氨燃燒等多個領域。”仙運昌介紹，“晉華槽”在工作狀態下的額定電流密度可達每平方米5000安培，生產一標準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勢。它可有效消納陸上風電、海上風電以及光伏新能源發出的綠色電力，并將其轉化為綠氫產品。

　　63臺設備支撐智能化生產

　　在潞安化機新能源裝備分公司車間里，記者看到，全自動作業生產線正在平穩運行。在生產線電子看板上，設備作業率、日計劃進度、設備運行狀態一覽無余。

　　“我們融合了自動控制、聲光電檢測、AI算法、大數據、云平臺等技術，實現100%自動化生產、100%質量自判定、100%產品數字化、100%信息共享。”王成林說，這條生產線包含25種63臺專業化設備，智能范兒十足。以液壓升降組裝平臺為例，機組配有高清監控系統，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據，對電解槽組裝過程、組裝細節等信息進行追溯。

　　不僅如此，車間生產線還包括雙極板自動焊接線、流道槽自動貼鎳片線、鎳絲網自動焊接線和隔膜系統，建有恒溫恒濕房，配備支撐網自動電阻點焊機、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。

　　潞安化機副總經理李文忠說，下一步，公司將與清華大學等單位進一步合作，發揮技術及制造優勢，推出撬裝一體式制氫設備，開展電解水制氫、電解二氧化碳制一氧化碳等前沿技術攻關，加快氫能成套裝備研發和制造。