AWE / Alkaline Water Electrolysis

碱性电解水制氢电解槽技术

依托核心材料、Stack 设计和一对多 BOP 系统,支撑宽负荷、快速响应和规模化绿氢制备。

系统能力

从核心材料到成套电解设备

碳能科技将复合隔膜、电极、极板流道、三维柔性扩散层与 BOP 控制系统集成为碱性电解水制氢解决方案,面向风光波动电源下的柔性制氢。

20%-120%BOP 宽功率负荷调节
≤30 min冷启动目标时间
3-5%/s功率加载速率
1 对多多槽共用 BOP 系统

系统集成

Stack、BOP 与绿氢系统集成

Stack 结构设计

围绕极板流道、复合隔膜、电极与扩散层协同设计,提升电解效率与运行稳定性。

BOP 成套系统

集成气液分离、碱液循环、冷却纯化和智能控制,支撑安全连续运行。

可再生能源制氢

面向风光波动电源,提供宽负荷、快速响应的碱性电解水制氢方案。

柔性制氢

面向风光波动电源的运行解决方案

针对可再生能源耦合下的安全性、稳定性和启停响应问题,系统从材料、Stack、BOP 控制与安全联锁多层协同设计。

01

安全性问题

通过高气密复合隔膜、氧中氢实时监测、SIS 联锁和冗余设计,降低氢氧互串风险。

02

稳定性问题

BOP 支持 20%-120% 宽负荷调节,结合分程控制、串级控制和关键仪表高精度测量。

03

冷热启动问题

热备保压启动≤1min,热启动≤5min,冷启动≤30min,并支持 3-5%/s 功率加载速率。

AWE Stack

高电密、低阻抗、抗波动的电解槽 Stack

Stack 由极板、复合隔膜、电极和三维柔性扩散层构成。优化流道降低气液阻力,复合隔膜提升气密性和波动适应能力,电极降低析氢过电位并增强抗反极能力。

极板与流道

特殊流道设计减少气液阻力,提升流场均一性和反应面积。

复合隔膜

低电阻、高气密性,可适应可再生能源波动工况。

高性能电极

先进配方电极降低析氢过电位,支持反向电流冲击。

三维扩散层

柔性立体结构降低气阻和接触电阻,支撑高电流密度运行。

规格参数

Stack 与 BOP 关键参数

AWE Stack / 电解槽

单套规模1000 Nm3/h
核心部件极板 / 复合隔膜 / 电极 / 三维扩散层
运行负荷20%-120%
热备保压启动≤1 min
热启动≤5 min
冷启动≤30 min

BOP / 测试系统

额定功率覆盖50 kW-20 MW
波动范围5%-120%
氢气量程比100:1
氢气压力范围0.3-3.2 MPaG
氢气干燥后露点≤-40°C
稳态压力控制精度≤±0.5% F.S.

性能验证

覆盖高电密、低负荷与波动电源工况

测试体系覆盖高电密、20% 负荷、模拟风光电、启停曲线、极化曲线和敏感性测试,用于验证 Stack 与 BOP 在柔性制氢场景下的运行能力。

高电密

高电流密度测试

验证极板流道、扩散层和电极在高产氢负荷下的传质与电压表现。

20%

低负荷稳定运行

面向可再生能源低出力场景,验证系统低负荷运行与安全控制边界。

风光电

模拟波动电源测试

引入风光电波动曲线,验证功率升降载响应和 BOP 动态调节能力。

气密性
冷启动 / 热启动 / 热备启动
风光发电耦合
各功率点稳定运行
极化曲线
小室电压检测

BOP System

一对多 BOP 系统与智能控制

BOP 系统覆盖气液分离、碱液循环、补水配碱退碱、气体纯化和安全控制。通过多槽共用一套 BOP,可提高生产效率并降低投资。

原料水 / 配碱碱液循环AWE 电解槽直流电驱动气液分离冷却 / 捕滴氢气纯化脱氧 / 干燥智能控制联锁 / SIS

安全稳定

氧中氢、槽温、压力、液位等关键参数实时监测,支持联锁停机和 SIS 耦合。

高效节能

依据电流波动智能匹配碱液循环量和冷却水用量,降低系统能耗。

柔性制氢

支持 20%-120% 负荷波动,快速加载、快速响应,适配风光电耦合。

一对多控制

可在线实现单槽启停,点对点监控单槽温度、氧中氢和运行状态。

该技术体系可面向产业伙伴开展技术转化与工程合作,覆盖 Stack 设计、BOP 成套、系统集成、测试验证及绿氢项目落地。

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