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低溫氣冷堆制氫要害技巧研討到達(dá)預(yù)期技術(shù)目的

2015-05-14 09:58  來源:http://m.sustainablelifeonearth.com/  閱讀:

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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)酶邷貧饫涠训墓に嚐,?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


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