7月17日，中石油深圳新能源研究院有限公司陰離子交換膜電解水制氫電解槽系統(tǒng)集成技術研究項目（二次）組織談判采購。發(fā)包人為中石油深圳新能源研究院有限公司。

AEM陰離子交換膜電解水技術是基于新型離子膜的堿性電解制氫技術，結合了ALK堿性電解槽的低成本與PEM質(zhì)子交換膜電解水制氫的高效率，可更好匹配具有隨機性、波動性、間歇性等特性的可再生能源。中石油深圳新能源研究院有限公司依托氫能專項課題《陰離子交換膜電解水制氫關鍵材料及設備研發(fā)》，擬開展十千瓦級及以上電解槽及系統(tǒng)開發(fā)。

研究內(nèi)容：(1)建立電解池（槽)跨尺度多場耦合的有限元分析模型。建立電解池（槽）跨尺度多場耦合的有限元分析模型。基于對電解池跨尺度多場耦合模型，將分析所得微觀結構、材料性能參數(shù)以及流場、溫度場、電場和化學過程等多場耦合作用拓展至對宏觀電解堆內(nèi)部電化學反應、傳熱傳質(zhì)以及結構應力的研究，并基于數(shù)值模擬仿真開展不同功能層間界面特性研究，得到各種材料及界面的結構變化特性，研究材料的失效機理，揭示實際復雜工況下電解槽性能衰減以及機械破壞的規(guī)律及其誘導因素。基于構建的電解槽多物理場耦合模型，研究氣體流道流場結構設計、膜電極多孔介質(zhì)特性參數(shù)，包括孔隙率、滲透率以及表面換熱系數(shù)等，對AEM電解槽電解性能和內(nèi)部傳質(zhì)傳熱現(xiàn)象的影響，通過比較相同工作電流密度下陽極氣體擴散層內(nèi)平均氧氣質(zhì)量分數(shù)、膜電極平均溫度和電解電勢，為優(yōu)化電解槽流場結構設計提供理論依據(jù)。

（2）開展雙極板流場及電解槽結構設計開展流場仿真，至少對比3類雙極板流場設計，基于氣體流道流場結構仿真結果，優(yōu)化雙極板結構設計。適配密封墊、集流板等其他部件，形成隔膜與密封墊一體化、高電導率高通量集流體（擴散層）、物理場分布合理的雙極板等部件。

（3）綜合測試AEM制氫電解槽的性能衰減、氣密性、泄漏量、額定產(chǎn)氫量、氫氣純度、電流密度、直流電耗等核心指標。

（4)千瓦級AEM制氫系統(tǒng)工藝設計與集成。建立AEM制氫工藝系統(tǒng)仿真模型，研究電解槽與關鍵BOP之間的耦合作用機制，分析進口流量、電解溫度、運行功率等關鍵變量對電解槽性能的影響，考慮系統(tǒng)關鍵約束條件，優(yōu)化關鍵BOP的設計參數(shù)，并基于系統(tǒng)熱量梯級利用原則，開展系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡優(yōu)化設計，獲得AEM制氫系統(tǒng)最優(yōu)設計方案。開展十千瓦級AEM制氫系統(tǒng)的集成設計研究，依據(jù)系統(tǒng)中各部件功能以及部件間介質(zhì)溫度和流向，以高集成化、高能量效率為目標，優(yōu)化系統(tǒng)網(wǎng)絡布局，縮短氣體管路、降低熱量損失。開展部件選型及系統(tǒng)模塊化集成。

關鍵技術指標：1.完成建立電解池（槽）多物理場耦合仿真模型，模型誤差在5%以內(nèi)。2.完成適配于10kW級活性面積不小于15*15cm的雙極板流場結構設計1種以及適配于100kW級活性面積不小于30*30cm的雙極板流場結構設計1種。3.完成不小于10kW的AEM電解槽輔助零部件設計及電解槽結構三維模型1套。4.完成10kW級AEM電解槽性能綜合測試報告，測試時間大于100h。5.完成1套包含系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡優(yōu)化設計的10kW級AEM制氫工藝流程模擬。6.完成1套10kW級AEM制氫系統(tǒng)結構設計及三維模型1套，提交系統(tǒng)零部件選型設計計算報告1份，完成1套10kW級AEM制氫系統(tǒng)試驗設備研制。7.完成1套100kW AEM制氫系統(tǒng)設計，提交系統(tǒng)零部件選型設計報告1份。8.完成2項中國發(fā)明專利申報。