一項新的歐洲科研計劃正在開發(fā)高效率電解技術(shù)，以更可持續(xù)、更具成本效益、更高效率的方式從水中制取可再生氫氣，并采用先進且負(fù)責(zé)任的技術(shù)路徑來減少二氧化碳排放。

該項目由CENER（西班牙國家可再生能源中心） 牽頭，聯(lián)合10家歐洲合作伙伴及2家關(guān)聯(lián)機構(gòu)組成聯(lián)合體。西班牙方面的參與單位包括 西班牙國家研究委員會（CSIC） 以及 薩拉戈薩大學(xué)（University of Zaragoza） 下屬的阿拉貢納米科學(xué)與材料研究所（INMA，CSIC與薩拉戈薩大學(xué)聯(lián)合中心）。

氫是宇宙中最豐富的元素，是一種清潔且多用途的優(yōu)良能源載體，能夠儲存并供應(yīng)能量。然而，氫在自然界中極少以單質(zhì)形式存在，必須從水或碳?xì)浠衔镏兄迫　?/p>

根據(jù)國際能源署（IEA）《2023全球氫能評估報告》指出，目前全球氫氣產(chǎn)量中，僅約1%來自低排放來源，大部分仍通過化石燃料制取，并釋放大量二氧化碳。因此，提高可再生氫氣產(chǎn)量對于重工業(yè)、長途運輸和大規(guī)模儲能等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)脫碳至關(guān)重要。

DESIREE（全稱為“增強型固體氧化物電解組件開發(fā)以提升可靠性與耐久性”）旨在推進固體氧化物電解（SOEL）技術(shù)的發(fā)展。

SOEL 技術(shù)通過高溫電解將水分解為氫氣和氧氣。當(dāng)使用可再生電力驅(qū)動時，該過程可實現(xiàn)零二氧化碳排放制氫。

項目時間為2026年1月至2029年6月，期間將設(shè)計、建造并驗證一套40千瓦級原型系統(tǒng)，基于先進的電解電堆技術(shù)進行系統(tǒng)級優(yōu)化、集成與運行性能測試。

項目將展示一種將高溫電解與熱化學(xué)氫氣壓縮相結(jié)合的一體化系統(tǒng)，可直接輸出加壓氫氣。整體系統(tǒng)效率預(yù)計將超過85%，相比現(xiàn)有電解技術(shù)提高超過15%。

盡管當(dāng)前SOEL系統(tǒng)已具備較高效率，但仍面臨以下挑戰(zhàn)：

• -長期耐久性問題
• -能耗控制問題
• -可再生能源波動條件下的運行穩(wěn)定性

DESIREE 將從材料到系統(tǒng)設(shè)計層面全面創(chuàng)新。

項目將通過多項研究提升電解池及電解電堆的性能與壽命，包括：

• -開發(fā)納米材料增強型先進電極
• -集成高耐久玻璃陶瓷密封系統(tǒng)
• -回收關(guān)鍵原材料（鎳、鈷、鑭、鍶）并重新用于電池制造
• -優(yōu)化材料體系以提升長期穩(wěn)定性
• -降低運行溫度
• -提高系統(tǒng)集成兼容性

DESIREE將采用：

• -模塊化、分區(qū)式系統(tǒng)設(shè)計（提升效率并簡化維護）
• -先進換熱器實現(xiàn)熱量回收
• -利用余熱壓縮氫氣（無需額外電力）
• -開發(fā)先進控制策略與電力電子系統(tǒng)，實現(xiàn)與可再生能源的高效協(xié)同

DESIREE是構(gòu)建更清潔、更具韌性能量系統(tǒng)的重要一步。通過推動科學(xué)創(chuàng)新、可持續(xù)設(shè)計與循環(huán)制造，該項目將加速清潔氫能在工業(yè)、交通和儲能領(lǐng)域的應(yīng)用。

項目協(xié)調(diào)人、CENER氫能部門負(fù)責(zé)人 I?igo Garbayo 表示：“DESIREE 直接支持《歐洲綠色協(xié)議》《Fit for 55 一攬子計劃》以及“清潔氫能伙伴關(guān)系”目標(biāo)，有助于歐盟實現(xiàn)2030年前溫室氣體減排至少55%，并在2050年前實現(xiàn)全面脫碳經(jīng)濟?！?/p>

項目總預(yù)算接近400萬歐元，由“清潔氫能伙伴關(guān)系”支持，并在歐盟“地平線歐洲”計劃框架下共同資助。

（素材來自：CENER 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）