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PEM纯水制氢设备“联动”曲线微导力系统助力“碳中和”三步走策略

来源：莱特莱德作者：沈阳水处理工程师时间：2021-09-04

　　从目前我国碳排放发展情况来看，我国“碳中和”基本确定三步走策略，首先在2030年完成碳达峰;其次在2045年前快速降低碳排放;2060年实现深度脱碳，实现碳中和。目前，我国碳中和产业链核心产业架构从碳排放到碳吸收大致可划分为前端、中端和后端三部分。前端指加强能源结构的调整，用低碳替代高碳、可再生能源替代化石能源。

　　能源替代：大力发展清洁能源来替代化石能源

　　在碳中和产业链中，前端能源替代是指加强能源结构的调整，用低碳替代高碳、清洁能源能源替代传统化石能源。人类活动导致的二氧化碳排放主要来源于化石燃料消费，使用清洁能源和可再生能源替代传统化石能源可以从产业链前端减少碳排放量。

　　近年来，我国在大力发展清洁能源来替代化石能源。截止2020年底，我国光伏发电累计装机253.43GW，风电累计并网装机容量达2.81亿千瓦，水电装机容量达到3.7亿千瓦，核电装机容量5102.7万千瓦均较2019年有所增长。(数据来源：环保在线)

　　新型清洁能源--氢能在碳中和产业中扮演重要角色

　　新型清洁能源的开发与应用是大势所趋。氢能作为理想的清洁能源之一，将以其优异的使用性能在未来能源领域中扮演重要的角色。

　　氢气在能量转换过程中，除释放出巨大的能量外，不产生污染物，不会造成环境污染，因而被称为“清洁燃料”。氢的来源非常广泛，水电解制氢作为一种将电能直接转化为氢能的技术，是制氢的重要技术来源。根据电解槽隔膜材料的不同，通常将水电解制氢分为碱性水电解(AE)、质子交换膜(PEM)水电解以及高温固体氧化物水电解(SOEC)。

　　曲线微导力系统+PEM水电解制氢系统=保证电解水纯度实现氢能源利用

　　PEM水电解制氢能在高电流密度下工作，体积小，效率高，生成的氢气纯度可高达99.999%。区别于碱性水电解制氢，PEM水电解制氢(PEM)选用具有良好化学稳定性、质子传导性、气体分离性的全氟磺酸质子交换膜作为固体电解质替代石棉膜，能有效阻止电子传递，提高电解槽安全性。与AE制氢相比，PEM水电解制氢(PEM)工作电流密度更高，总体效率更高，氢气体积分数更高，产气压力更高，动态响应速度更快，能适应可再生能源发电的波动性，被认为是具有发展前景的水电解制氢技术。

　　在制氢过程中，电解的纯水需要通过曲线微导力系统来生产，能够有效保证电解水的纯度，避免水中的其他电解质对电解纯水的影响。曲线微导力系统能够通过分离技术，将水中的离子与水分离，降低水中离子的含量，达到净化水质及降低水中离子的目的。系统能够提高水利用率20-30%，降低设备能耗10-20%，自动化程度高，可实现无人值守，减少人员操作，安全系数高。曲线微导力系统能够高效、稳定、安全的生产纯水，保障电解槽的纯水供应。曲线微导力系统能够与PEM纯水电解制氢系统联动操作，联合控制，能够实现全自动制水、数据远程上传。

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