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高溫氣冷堆制氫關鍵技術研究達到預期技術目的

　　清華消息網10月13日電 克日，在清華年夜學核能與新動力技術研究院，核電專項低溫堆分項的前瞻性課題“高溫堆制氫關鍵技術”的兩項研究任務“碘硫輪回制氫要害技術研究”跟“高溫電解制氫癥結技巧研討”前后實現了持續穩固運轉制氫試驗，到達并局部超越義務條約書中劃定的全體技術目標，這標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鍵而堅固的一步，為后續發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，碘硫循環被以為是最有愿望應用核能停止大規模氫出產的熱化學循環工藝，這一工藝利用高溫氣冷堆的工藝熱，經由過程三步反應組成的熱化學循環實現水的分化制氫。除化學反應外，還包含多個分別過程，涉及多相反響能源學、相均衡、催化劑、電解滲析、反映精餾等多項技術的研究，循環的閉合波及過程模擬與工藝優化、強腐化性、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上，沖破了電解滲析堆、高性能催化劑、全流程模仿軟件等關鍵技術，提出了系統的閉合循環運行戰略；優化了工藝流程設計，完成了包括Bunsen板塊、硫酸板塊、氫碘酸板塊和節制系統的集成實驗室規模臺架的設計和扶植。

圖為碘硫循環實驗室范圍臺架。

　　在完成系統裝備調試、氣密性實驗、水試等調試基礎上，進一步完成了單步、單位連續實驗，并最終成功停止了全流程閉合連續實驗。系統連續運行86小時，產氫60小時，產氫率60標升/小時，提早完成了名目書規定的各項技術目標。

圖為碘硫循環閉合連續實驗產氫產氧成果。

　　停止今朝，國際上只要中國和日本成功實現碘硫循環閉合運行的報導，60標升/小時的產氫率是目前國際上可見報道的最大產氫規模。

　　水蒸氣高溫電解是另外一項有盼望用于核能制氫的工藝，存在進程簡略、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的中心安裝，由陶瓷電解池片、金屬密封框、雙極板、集流網、底板、頂板等多個組件形成，各個組件的資料構成、化學、物理及機器機能各別，且任務在高溫 (830℃)、高濕（水蒸氣含量>70%）的刻薄情況下，研舉事度大。

　　課題組經由耐勞攻關，在對高溫水蒸氣電解特征深刻研究的基礎上，采取了翻新性電堆構造設計，聯合關鍵材料挑選、運行工藝探索，處理了電堆組件熱收縮系數婚配、電堆密封、電堆電性能改良、電堆機械定位等多項技術困難，勝利計劃和制備出性能精良的電解池堆。另外，還處理了水蒸氣穩定供給和精準把持等難題，樹立了可完成高溫電解持久穩定運行的運行法式。

　　在上述成果的基礎上，完成了實驗室規模的高溫水蒸氣電解制氫實驗系統的設計、制作和運行調試，并于2014年9月下旬成功實現了10片電堆（電池單方面積10厘米×10厘米）的高效連續穩定運行。系統運行時光115小時，穩定產氫60小時，產氫率105標升/小時,清華大學校園交通，超出任務合同書規定的60標升/小時的技術指標。這一成果充足證實了所研發的電堆結構設計擁有立異性和技術牢靠性，測試系統運行畸形、過程控制穩定，完整能夠滿意高溫蒸汽電解高溫、高濕環境的苛刻請求。

圖為運轉中的低溫電解制氫體系。

　　在高溫堆制氫關鍵技術項目研發過程當中，共取得海內發現專利30項，在國表里頒發論文70多篇，培育博士、碩士研究生十余名。所構成的技術結果具備自立常識產權，使我國在核能制氫這一國際前沿領域的競爭中處于有益位置，為核能制氫這一策略性嚴重技術的成長奠定了堅實的基礎。

供稿：核研院　編纂：蕾蕾