시노펙 신에너지 넷마블 슬롯소 양성자 교환막(PEM) 양성자 교환막(PEM) 물 전기분해 수소 생산 기술 넷마블 슬롯 개발팀 구성원들이 실험실에서 PEM 물 전기 분해 수소 생산 막 전극의 성능 평가 시험을 실시했습니다 사진 제공: Li Chaoyu

양설손첸휘

1월 2일, 넷마블 슬롯 신에너지 연구소 양성자 교환막(PEM) 수전해 수소 생산 기술 연구 개발팀의 Gu Fangwei와 Wei Zirui는 가방을 싸고 베이징에서 산시성 숴저우에 있는 PEM 수전해 수소 생산 테스트 현장으로 출발했습니다

PEM 물 전기분해 수소 생산 기술은 빠른 시작 및 중지, 낮은 유지 관리 비용, 높은 전류 밀도 및 강력한 적응성의 특성을 가지고 있습니다 그린수소 제조를 위한 핵심기술로서, 핵심기술을 숙지하고 홍보하는 것은 큰 의의가 있습니다

지난해 신에너지넷마블 슬롯소가 자체 개발, 설계한 고출력 PEM 수전해 수소생산 전해조가 조립작업을 완료하고 수소생산에 성공했습니다 전해조에 사용되는 핵심 촉매, 막전극 분사 공정, 조립 기술은 모두 PEM 수전해 수소 생산 기술 넷마블 슬롯개발팀이 독자적으로 개발한 것이다

팀은 주로 1990년대에 태어난 젊은 연구원 그룹으로 구성되어 있으며 다수의 국가, 지방 및 장관 프로젝트를 수행했습니다 그들은 전체 기술 프로세스에서 시작하여 넷마블 슬롯의 독자적인 수소 생산 기술 수준을 향상시키기 위해 계속해서 반복하고 혁신합니다

혁신적인 구조로 촉매 성능 문제를 해결합니다

전극촉매는 PEM 수전해 수소제조장치의 핵심으로 장치 작동의 기본 성능을 결정하고 장치 전체 비용에 직접적인 영향을 미칩니다

"상업용 양극 촉매는 주로 산화 이리듐과 이리듐 원소입니다 전자는 안정성이 좋지만 활성이 낮은 반면, 후자는 반대 효과를 나타냅니다 따라서 넷마블 슬롯의 핵심은 높은 활성과 높은 안정성을 모두 갖춘 이리듐 기반 촉매를 개발하는 방법에 중점을 두고 있습니다" Gu Fangwei가 소개되었습니다

이 목표에 따라 팀원들은 수많은 촉매 합성, 테스트 및 특성화 실험을 수행했습니다 반복적인 검증 끝에 우리는 산화이리듐과 원소 이리듐의 장점을 결합하는 혁신적인 방법을 찾았고, 독립적인 지적재산권을 갖춘 새로운 구조 촉매를 합성했습니다 이는 반응 조건에서 촉매의 용해 및 손실을 피하면서 촉매 활성을 효과적으로 향상시켰습니다

촉매에는 귀금속 함량이 높기 때문에 촉매 수율을 향상시키는 방법이 특히 중요합니다 마이크로나노 촉매 입자는 매우 작으며, 기존 여과 방법의 수율은 너무 낮습니다 보다 적합한 고액 분리 방법이 개발되어야 합니다 이는 R&D 팀에 새로운 과제를 안겨줍니다

이 젊은이 그룹은 몇 달 동안 생산 현장에 머물면서 실험 작업을 수행하기 위해 초과 근무를 했습니다 끊임없는 노력 끝에 촉매분리의 어려움과 낮은 수율 문제를 성공적으로 해결하고, 단일 배치 킬로그램급 촉매 생산라인을 성공적으로 구축했습니다 연간 촉매 생산량은 수백 메가와트급 전해조의 조립 요구를 충족할 수 있습니다

현재 같은 종류의 제품이 있습니다高这一问题，团队开发了低铂载weight는 高活性铂碳催化剂，并实现了公斤级放大生产。

균일성이 높은 대형 막전극 개발 및 제조

膜电极是PEM电解槽核心分件，由质子交换膜、离聚제품은 일반적으로 제조된 제품에 따라 품질이 향상되고 성능이 향상됩니다 "막 전극 제조 공정을 숙지하는 것은 PEM 전해조를 독립적으로 개발하기 위한 기초입니다" 팀원 Chen Hongw가 말했습니다

넷마블 슬롯 초기에는 핵심기기가 수입에 의존하고 공급주기가 길어 넷마블 슬롯개발 진행에 큰 영향을 미쳤습니다 조건이 없더라도 조건을 만들어야 합니다 어려움에 직면한 팀은 자립하기로 결정하고 막 전극 분사 및 테스트 장치를 설계 및 수동으로 구축하고 촉매 슬러리의 안정성과 분산에 대한 넷마블 슬롯를 수행하기로 결정했습니다

촉매 슬러리의 빠른 침강 속도, 물에 노출 시 양성자 교환막의 크기가 불안정한 등 많은 기술적 문제를 극복한 후 균일성이 높은(활성 면적 2000제곱센티미터 이상) 대형 막 전극을 제조하고 이를 고출력 PEM 전해조에 성공적으로 적용했습니다

일체형 대형 막 전극 코팅 공정을 마스터한 후 팀은 끊임없이 대량 생산이 가능한 새로운 코팅 공정으로 넷마블 슬롯 방향을 전환했습니다 연속 코팅 공정은 촉매층 슬러리의 고형분 함량과 유변학적 거동에 대한 요구 사항이 더욱 엄격합니다 새로운 문제에 직면한 그들은 수많은 탐구 실험을 수행하고 슬러리 내 촉매의 분산 상태와 유변학적 거동을 넷마블 슬롯함으로써 최적화된 슬러리 시스템과 준비 방법을 위한 체계적인 전략을 제안했습니다

공급망을 통합하여 전해조의 독립적인 설계 및 조립을 달성

“상호작용은 催化剂과 膜电极,电解槽的系统复杂性更高 ”团队成员王成介绍，“我们需要先从试验性小功率电解槽做起，掌握核心技术。”

뛰어난 이론적 지식을 바탕으로 실험용 저전력 전해조의 구조 설계는 팀에게 어려운 작업이 아닙니다 그러나 전해조 부품 생산 경험이 있는 제조업체를 찾을 수 없다는 점은 이 프로젝트에 큰 장애물이 되었습니다 문제는 항상 연달아 발생하는데, 이는 혁신을 향해 나아가는 팀에게 흔한 일이 되었습니다

수십 개의 국내 산업 체인 공급업체를 방문하여 처음에는 신뢰할 수 있는 공급망 관계를 구축했으며 제조업체와의 반복적인 논의, 처리 및 테스트를 통해 최초의 실험용 저전력 전해조 조립을 완료하고 수소 생산에 성공했습니다

빛을 본 후 팀은 신속하게 고출력 전해조의 설계와 조립을 시작했습니다 시간은 촉박했고, 작업은 무거웠으며, 장비도 제한되어 있었습니다 자신의 작업에 대한 열정과 책임감으로 이 젊은 넷마블 슬롯자 그룹은 문제를 스스로 해결했습니다 수개월 간의 연마 끝에 마침내 고출력 전해조 조립을 완성하고 수소 생산에 성공했다

"우리가 자체 개발한 전해조는 기존의 전류 밀도 하에서 생산된 수소 입방미터당 409kWh의 전력만을 소비하여 고출력 전해조의 설계 및 조립에서 자율성을 달성했습니다" 팀의 수석 전문가인 Wan Nianfang은 매우 자랑스러워합니다

下一步，团队将立足于市场对低成本PEM电解槽的需求，进一步开发第二代低铱催化剂，减少贵金属사용량, 동일 时优化电解槽内part结构，开发高电流密島电解槽，满足中국제석화는 "绿氢炼化"로 이루어져 있습니다