6月28日，2023世界新能源新材料大會在鄂爾多斯市召開，會上5項重大前沿科技成果重磅發(fā)布。其中氫能相關(guān)的科技成果包括中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高團隊的全球首創(chuàng)插片式帶壓電解槽及氫舟TM電解水制氫系統(tǒng)、中國科學(xué)院院士、大連化物所研究員李燦團隊的液態(tài)陽光技術(shù)、清華大學(xué)教授、鄂爾多斯實驗室主任魏飛團隊的二氧化碳加氫一步法制芳烴技術(shù)。

NO.1

全球首創(chuàng)插片式帶壓電解槽及氫舟TM電解水制氫系統(tǒng)

(資料圖)

——中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高團隊

歷時兩年正向研發(fā)，歐陽明高院士團隊孵化的綠氫科技公司海德氫能推出新一代電解水制氫系統(tǒng)氫舟TM，集成冬奧氫安全技術(shù)、云帆電解單片與數(shù)字化平臺，提供安全、智能、高效的先進(jìn)綠氫制取解決方案。

氫舟TM系統(tǒng)搭載了基于團隊自研的云帆標(biāo)準(zhǔn)化單片，設(shè)計開發(fā)的全球首個可拓展插片式帶壓電解槽，云帆標(biāo)準(zhǔn)化方形單片歷經(jīng)10000小時以上的流場優(yōu)化設(shè)計，電解反應(yīng)更加均勻高效，直流電耗3.98kWh/Nm3，運行范圍20%—110%，加減載速率5%/s，多項指標(biāo)均為國際領(lǐng)先水平?；谠品珕纹⑾冗M(jìn)成組工藝及智能檢測分析技術(shù)，氫舟TM系統(tǒng)可實現(xiàn)12小時內(nèi)制氫現(xiàn)場的單片級更換與升級，維護(hù)成本降低90%。氫舟TM電解水制氫系統(tǒng)目前可以實現(xiàn)50-1000標(biāo)方/每小時定制化集成，并開發(fā)了綠氫工廠解決方案。

該項先進(jìn)技術(shù)成果已成功應(yīng)用于鄂爾多斯智慧制氫示范項目，并已經(jīng)與殼牌、中石化、圣圓能源等國內(nèi)外知名企業(yè)開展合作。

NO.2

液態(tài)陽光技術(shù)

——中國科學(xué)院院士、大連化物所研究員李燦團隊

中科院大連化物所李燦院士團隊聯(lián)合中煤集團研發(fā)了全球首套10萬噸級液態(tài)陽光工業(yè)化技術(shù)，具體包括高效固溶體催化二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)，低能耗、大規(guī)模堿性電解水制氫技術(shù)、風(fēng)光發(fā)電制氫及甲醇合成的全流程智慧化管控三項關(guān)鍵技術(shù)。針對二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)，研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的固溶體催化劑，使催化劑穩(wěn)定性由現(xiàn)有研究的幾百小時提升至5000小時，并將甲醇選擇性由60%—70%提高到85%以上，受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注;針對目前堿性電解水制氫能耗高、規(guī)模小的問題，開發(fā)了非貴金屬原子級分散新型催化劑，攻克了低能耗、大規(guī)模堿性電解水制氫技術(shù)，針對可再生能源發(fā)電的不穩(wěn)定性與甲醇合成要求的穩(wěn)定性之間的矛盾，研發(fā)了風(fēng)光耦合發(fā)電制氫智慧化管控技術(shù)與負(fù)荷可調(diào)甲醇合成工藝，打通了低成本可再生能源制備甲醇全流程。

我國當(dāng)前甲醇表觀消費量已接近1億噸/年，若全部采用液態(tài)陽光技術(shù)，可減排二氧化碳約4億噸/年。液態(tài)陽光技術(shù)還是解決水泥、鋼鐵等剛性二氧化碳排放行業(yè)碳減排的重要技術(shù)手段。

NO.3

二氧化碳加氫一步法制芳烴技術(shù)

——清華大學(xué)教授、鄂爾多斯實驗室主任魏飛團隊

使用綠色電能通過電解水制得綠氫，與工業(yè)排放的CO2結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)代社會所必需的芳烴等化學(xué)品以及航空煤油等綠色燃料，既是大規(guī)模消納間歇不穩(wěn)定可再生能源的關(guān)鍵，也是雙碳目標(biāo)下可盈利新工業(yè)過程。

清華大學(xué)教授、鄂爾多斯實驗室主任魏飛團隊創(chuàng)制了納米金屬氧化物與分子篩耦合催化劑，實現(xiàn)了溫和條件下將二氧化碳和綠氫一步法生成90%以上芳烴或航煤等高端產(chǎn)品。打破了加氫和芳構(gòu)化操作條件不匹配，原料高轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品高選擇性難以同時達(dá)成的技術(shù)瓶頸。

項目得到2020年內(nèi)蒙古自治區(qū)重大科技專項支持，目前已完成百噸級中試驗證，與內(nèi)蒙古久泰集團合作進(jìn)行全球首套萬噸級工業(yè)示范。項目的產(chǎn)業(yè)化構(gòu)造可再生能源與CO2高效利用的現(xiàn)代綠色能源產(chǎn)品鏈，占據(jù)國際綠色航空能源競爭制高點，培育萬億高端綠色產(chǎn)品市場，實現(xiàn)經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益的和諧共贏。

NO.4

全球首套電石法聚氯乙烯(PVC)無汞化生產(chǎn)技術(shù)

——內(nèi)蒙古鄂爾多斯電冶集團

鄂爾多斯電冶集團于2015年組建一支兼具研發(fā)和工業(yè)應(yīng)用的多學(xué)科互補、多專業(yè)搭配、多機構(gòu)聯(lián)合的PVC無汞創(chuàng)新人才團隊。歷時7年實現(xiàn)了技術(shù)的重大突破，解決了催化劑壽命短、副產(chǎn)物量大、誘導(dǎo)期長、黃金流失嚴(yán)重等一系列核心問題，建設(shè)了全球首家電石法PVC無汞規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)示范工廠;獲得了生態(tài)環(huán)境部認(rèn)證，對全球存量及增量PVC產(chǎn)業(yè)做出了重要的探索和示范，是全球《關(guān)于汞的水俁公約》締約國履約的關(guān)鍵里程碑。

鄂爾多斯電冶集團已形成了擁有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的無汞催化工藝包，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，推動無汞綠色PVC產(chǎn)品進(jìn)入更高端應(yīng)用領(lǐng)域，引領(lǐng)全球電石法PVC行業(yè)全面向無汞化綠色轉(zhuǎn)型升級發(fā)展。

NO.5

高焓值系列高低溫煤基相變材料

——內(nèi)蒙古伊泰集團

內(nèi)蒙古伊泰集團經(jīng)過5年艱苦攻關(guān)，自主研發(fā)了煤基高端相變材料新技術(shù)，煤經(jīng)氣化、費托合成、精密分離等反應(yīng)分離過程，實現(xiàn)了從煤炭到高端相變材料的轉(zhuǎn)變，形成相變點覆蓋20~80℃范圍的全系列相變蠟產(chǎn)品，焓值最高達(dá)到240J/g以上，技術(shù)指標(biāo)及產(chǎn)品牌號數(shù)量均達(dá)到全球領(lǐng)先水平，已在內(nèi)蒙古鄂爾多斯高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)建成了1000噸/年工業(yè)示范裝置，實現(xiàn)了穩(wěn)定生產(chǎn)。其中72號相變蠟產(chǎn)品已穩(wěn)定供應(yīng)中國航天科工集團，成功應(yīng)用于航天工業(yè)。已申請國際專利1件、中國專利25件。

該技術(shù)的研發(fā)成功，實現(xiàn)了從傳統(tǒng)煤炭到高端新材料的跨越和突破，為煤化工產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展探索了一條可行的道路，對于保障我國航天工業(yè)特種相變材料的穩(wěn)定可靠供應(yīng)，以及應(yīng)用于節(jié)能環(huán)保等其他領(lǐng)域、助力國家實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)，均具有良好的經(jīng)濟和社會效益。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)技術(shù) 氫能產(chǎn)業(yè) 新能源新材料 鄂