千标方级碱性水电解制氢系统氧中氢杂质分析

作     者：赵鹏飞 戚若玫 郭新锋 方虎 徐庐飞 李潇 林今 ZHAO Pengfei;QI Ruomei;GUO Xinfeng;FANG Hu;XU Lufei;LI Xiao;LIN Jin

作者机构：中石化新星新能源研究院北京100083 新型电力系统运行与控制全国重点实验室清华大学电机工程与应用电子技术系北京100087 中石化新星新疆绿氢新能源有限公司新疆库车842099 清华四川能源互联网研究院四川成都610042 

出 版 物：《化工学报》 (CIESC Journal)

年 卷 期：2025年第76卷第4期

页      面：1765-1778页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFB4003405) 中国石油化工股份有限公司氢能重大专项(122056) 

主　　题：电解 制氢 气体交叉 氧中氢 旁路电流 实验验证 负载操作下限 

摘      要：针对大型碱性水电解制氢系统的气体交叉问题,分析了氧气中杂质氢气的引入机制,建立了氧中氢(HTO)计算模型,采用千标方级制氢装置验证了模型的准确性,通过模型量化了各引入机制对HTO的贡献比例,研究了操作参数对HTO的影响规律,提出了氧中氢控制措施。结果表明:模型对HTO的预测精度较高,可有效反映低负载工况下系统氧中氢特性;碱液循环混合、氢气跨膜浓差扩散是形成HTO的主要机制,旁路电流电解、压差对流对HTO影响较小,但旁路电流对系统低负载时的产氧量影响较大,间接导致了HTO升高;可采取优化制氢装置操作参数、提高低负载时氧气流量等措施对氧中氢进行控制。研究结果能够为大型可再生能源耦合碱水制氢系统的设计和项目运行提供参考。