低溫氣冷堆制氫要害技巧研討到達(dá)預(yù)期技術(shù)目的

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高溫氣冷堆制氫關(guān)鍵技術(shù)研究達(dá)到預(yù)期技術(shù)目的

　　清華消息網(wǎng)10月13日電 克日，在清華年夜學(xué)核能與新動(dòng)力技術(shù)研究院，核電專項(xiàng)低溫堆分項(xiàng)的前瞻性課題“高溫堆制氫關(guān)鍵技術(shù)”的兩項(xiàng)研究任務(wù)“碘硫輪回制氫要害技術(shù)研究”跟“高溫電解制氫癥結(jié)技巧研討”前后實(shí)現(xiàn)了持續(xù)穩(wěn)固運(yùn)轉(zhuǎn)制氫試驗(yàn)，到達(dá)并局部超越義務(wù)條約書中劃定的全體技術(shù)目標(biāo)，這標(biāo)記著我國在高溫氣冷堆工藝熱最主要的利用范疇——核能制氫方面邁出了關(guān)鍵而堅(jiān)固的一步，為后續(xù)發(fā)展與高溫氣冷堆的耦合甚至終極完成核能制氫奠基了杰出基本。

　　在核能制氫中，碘硫循環(huán)被以為是最有愿望應(yīng)用核能停止大規(guī)模氫出產(chǎn)的熱化學(xué)循環(huán)工藝，這一工藝?yán)�用高溫氣冷堆的工藝熱，�?jīng)由過程三步反應(yīng)組成的熱化學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)水的分化制氫。除化學(xué)反應(yīng)外，還包含多個(gè)分別過程，涉及多相反響能源學(xué)、相均衡、催化劑、電解滲析、反映精餾等多項(xiàng)技術(shù)的研究，循環(huán)的閉合波及過程模擬與工藝優(yōu)化、強(qiáng)腐化性、高密度漿料保送、在線丈量與掌握等多方面工程成績。

　　課題組在大批深入研究基礎(chǔ)上，沖破了電解滲析堆、高性能催化劑、全流程模仿軟件等關(guān)鍵技術(shù)，提出了系統(tǒng)的閉合循環(huán)運(yùn)行戰(zhàn)略；優(yōu)化了工藝流程設(shè)計(jì)，完成了包括Bunsen板塊、硫酸板塊、氫碘酸板塊和節(jié)制系統(tǒng)的集成實(shí)驗(yàn)室規(guī)模臺架的設(shè)計(jì)和扶植。

圖為碘硫循環(huán)實(shí)驗(yàn)室范圍臺架。

　　在完成系統(tǒng)裝備調(diào)試、氣密性實(shí)驗(yàn)、水試等調(diào)試基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完成了單步、單位連續(xù)實(shí)驗(yàn)，并最終成功停止了全流程閉合連續(xù)實(shí)驗(yàn)。系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行86小時(shí)，產(chǎn)氫60小時(shí)，產(chǎn)氫率60標(biāo)升/小時(shí)，提早完成了名目書規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)目標(biāo)。

圖為碘硫循環(huán)閉合連續(xù)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)氫產(chǎn)氧成果。

　　停止今朝，國際上只要中國和日本成功實(shí)現(xiàn)碘硫循環(huán)閉合運(yùn)行的報(bào)導(dǎo)，60標(biāo)升/小時(shí)的產(chǎn)氫率是目前國際上可見報(bào)道的最大產(chǎn)氫規(guī)模。

　　水蒸氣高溫電解是另外一項(xiàng)有盼望用于核能制氫的工藝，存在進(jìn)程簡略、高效的長處。固體氧化物電解池(SOEC)電堆是高溫電解制氫技術(shù)的中心安裝，由陶瓷電解池片、金屬密封框、雙極板、集流網(wǎng)、底板、頂板等多個(gè)組件形成，各個(gè)組件的資料構(gòu)成、化學(xué)、物理及機(jī)器機(jī)能各別，且任務(wù)在高溫 (830℃)、高濕（水蒸氣含量>70%）的刻薄情況下，研舉事度大。

　　課題組經(jīng)由耐勞攻關(guān)，在對高溫水蒸氣電解特征深刻研究的基礎(chǔ)上，采取了翻新性電堆構(gòu)造設(shè)計(jì)，聯(lián)合關(guān)鍵材料挑選、運(yùn)行工藝探索，處理了電堆組件熱收縮系數(shù)婚配、電堆密封、電堆電性能改良、電堆機(jī)械定位等多項(xiàng)技術(shù)困難，勝利計(jì)劃和制備出性能精良的電解池堆。另外，還處理了水蒸氣穩(wěn)定供給和精準(zhǔn)把持等難題，樹立了可完成高溫電解持久穩(wěn)定運(yùn)行的運(yùn)行法式。

　　在上述成果的基礎(chǔ)上，完成了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的高溫水蒸氣電解制氫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作和運(yùn)行調(diào)試，并于2014年9月下旬成功實(shí)現(xiàn)了10片電堆（電池單方面積10厘米×10厘米）的高效連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)光115小時(shí)，穩(wěn)定產(chǎn)氫60小時(shí)，產(chǎn)氫率105標(biāo)升/小時(shí),清華大學(xué)校園交通，超出任務(wù)合同書規(guī)定的60標(biāo)升/小時(shí)的技術(shù)指標(biāo)。這一成果充足證實(shí)了所研發(fā)的電堆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擁有立異性和技術(shù)牢靠性，測試系統(tǒng)運(yùn)行畸形、過程控制穩(wěn)定，完整能夠滿意高溫蒸汽電解高溫、高濕環(huán)境的苛刻請求。

圖為運(yùn)轉(zhuǎn)中的低溫電解制氫體系。

　　在高溫堆制氫關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目研發(fā)過程當(dāng)中，共取得海內(nèi)發(fā)現(xiàn)專利30項(xiàng)，在國表里頒發(fā)論文70多篇，培育博士、碩士研究生十余名。所構(gòu)成的技術(shù)結(jié)果具備自立常識產(chǎn)權(quán)，使我國在核能制氫這一國際前沿領(lǐng)域的競爭中處于有益位置，為核能制氫這一策略性嚴(yán)重技術(shù)的成長奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

供稿：核研院　編纂：蕾蕾