制氢功率202kW！速率64Nm³/h！上海应物所200kW级SOEC制氢装置一次开车成功

文章来源：全球氢能、中国科学院上海应用物理研究所、高工氢电

近日，由中国科学院上海应用物理研究所承担研制的200kW级高温固体氧化物电解水（SOEC）制氢验证装置一次开车成功，制氢功率达到202kW，制氢速率达到64Nm³/h，直流电耗为3.16kWh/Nm³·H₂，并顺利完成连续72小时性能考核，各项技术指标均优于设计值，这是继2019年上海应物所完成20kW-SOEC装置之后，在固体氧化物电解水制氢（SOEC）技术领域取得的新突破，标志着SOEC制氢技术从实验室中试到示范应用迈出了坚实的一步。

图源中国科学院上海应用物理研究所

3月6日，由中国科学院及国内高校、企业组成的专家团队进行了技术验收，专家组成员包括中国科学院电工研究所孔力研究员、中国科学院过程工程研究所戴学刚研究员、中国科学院大连化学物理研究所俞红梅研究员、中国矿业大学王绍荣教授、西安交通大学李成新教授、宝武清洁能源有限公司饶文涛教授级高工、山东能源集团刘涛高工和中国科学院上海应用物理研究所余笑寒研究员。专家组对验收测试大纲进行了评审，并进行了现场检查和测试，该装置制氢功率达到202kW，制氢速率64Nm³/h，达到课题目标，顺利通过了技术验收。

中国科学院上海应用研究所氢能技术团队在中国科学院“变革性洁净能源关键技术与示范”战略性科技先导专项和上海市科技创新行动计划“科技支撑碳达峰碳中和专项”的支持下，于2021年开始200kW-SOEC制氢装置的设计与设备研制，该装置采用撬块化高度集成设计理念，包括电气系统、控制系统、公用工程系统、高温制氢系统、安全防护系统和氢气增压系统，易于建造、生产管理以及大规模拓展。在研究所的大力支持下，团队攻坚克难，2021年10月完成基础建设并启动设备入场，2022年3月开始集成安装，期间克服了新冠疫情的严重影响，保证了材料与人员的入场和安装工作有序进行，2022年9月完成装置中交，10月实现水电气的供应并开始设备单体调试与装置联调，2023年2月26日启动装置运行并实现一次开车成功。

该装置核心设备可抵御夏季炎热冬季高寒、干燥及强风沙的恶劣气候条件，极大拓宽了应用范围。另外SOEC制氢技术还可与核能、风能、太阳能进行耦合，实现绿氢制取，践行了中科院先导专项提出的“风光核氢储多能融合互补”理念，为“双碳”科技创新提供了重要的技术实践。

该装置完成验收后，将结合当地的风电和光伏等新能源设施，继续开展核能综合利用与多能融合实验研究。

近年来，SOEC制氢技术发展脚步加快。

绿氢的成本受电价影响很大，电价占其总成本的70%以上，所以降低耗电量对降低绿氢成本至关重要。高温固体氧化物电解水（SOEC）作为目前四大电解水制氢技术（PEM/ALK/AEM/SOEC）之一，是可在高温下将电能和热能转化为化学能的电解设备，相比碱性电解与PEM电解，SOEC电解池可节约用电30%以上。

四种电解水制氢技术，图中技术成熟度 (TRL) 为美国能源部2020年时的划分。欧盟2020年时对其SOEC的评估为TRL7，高于美国能源部的TRL5-6。图源财智

同时，SOEC系统还具备无贵金属（材料成本低）、电解电流密度大（单位产量设备投入低）、模块化设计（易于批量化生产）、全固态结构等优势。近年来SOEC已经受到了多方关注，发展也受到了鼓励，去年3月，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，文件明确提出，合理布局制氢设施，推进固体氧化物电解池制氢、光解水制氢、海水制氢、核能高温制氢等技术研发。

目前，国内已布局SOEC的企业/院校包括，上海应物所、清华大学核能与新能源技术研究院、北京思维特、氢邦科技、北京质子动力、华科福赛、氢程科技等。

北京质子动力在2021年与中广核集团签约了2kW SOEC制氢系统，首次将SOEC应用于核电制氢示范项目；2022年，其为国家电网“双创项目”提供了5kW SOEC制氢系统，用于用户侧电解制氢；预计到2023年年底，公司将至少有5套 SOEC制氢系统示范项目投运。产业化方面，这家公司已经在青岛落地了SOEC电池片及单电堆生产线，一期设计产能1MW/年，二期设计产能10MW/年。

北京思伟特已经开发出3kW的SOEC系统，10kW SOEC系统已经完成组装，且将在3月底完成测试。2022年7月，清华大学“固体氧化物电解池（SOEC）制氢系统样机开发”项目通过验收，该项目由思伟特承担；专利方面，公司在单电池、电堆、系统等层面已获得6项发明专利。项目方面，其在北京、张家口、内蒙古等城市，已经筹备建设了SOEC制氢及共电解二氧化碳示范应用项目。

由中科院宁波材料所在2019年孵化的公司氢邦科技（H₂-Bank）专注于SOEC-SOFC电堆的设计与系统研发。建成了MW级电池与电堆制造试验线，成功研发了5kW级电解堆，在央企开展了若干示范，实现了出口销售。5kW-CO₂电解合成燃料综合系统下线，正在开发20kW级SOEC电解水制氢系统。

武汉华科福赛新能源研发的15×15c㎡单电池SOEC电堆稳定运行时间已超过1040小时等。另外，宁波索福人、浙江臻泰能源等企业在SOEC方面也有进展。中科院大连物化所、中国科学技术大学、华南理工大学也对SOEC技术路线展开了相关研究。

当前，我国SOEC制氢发展显然已经走在了小规模示范阶段，相比以往大家认为的“处于实验研发阶段”已经向前迈进了一步。SOEC制氢在国内的发展已经“破冰”。在全产业链条上下游协同发展、市场刺激及政策支持下，未来SOEC将会有很大的应用前景。

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编辑：戴戴

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