科威爾氫能引領(lǐng)電解水材料級測試前沿技術(shù)

氫能作為未來低碳發(fā)展的主要清潔能源，已成為全球共識。其中，電解水制氫技術(shù)作為構(gòu)建氫電協(xié)同的重要領(lǐng)域，受到氫能行業(yè)的高度關(guān)注。電解制氫技術(shù)主要分為堿性電解槽（ALK）、質(zhì)子交換膜電解槽（PEM）和陰離子交換膜電解槽（AEM）等。

ALK電解槽因其技術(shù)成熟和成本低，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的大規(guī)模制氫項目。PEM電解槽則具備高電流密度、與綠色電力耦合性強和環(huán)境友好等特點，受到越來越多的關(guān)注。AEM電解槽采用非貴金屬催化劑，并具備快速啟動等特點，被認(rèn)為是未來重點發(fā)展的技術(shù)之一。

電解水材料的開發(fā)需要研發(fā)一系列的組件后采用“非原位”和“原位”兩種測試方法進行篩選并作為電解槽的候選材料。當(dāng)測試結(jié)果滿足預(yù)期時，材料隨后用于制備組件進行測試，如催化劑涂層膜(CCM）或膜電極組件（MEA）、雙極板、隔膜等進行原位測試。符合預(yù)期結(jié)果的單電池一般是直接使用或擴大到所需的幾何面積后，集成在短堆中進行進一步驗證。原位測試一般是通過各部件集成后，并模擬在實際應(yīng)用中運行的工況條件進行測試，根據(jù)測試出的指標(biāo)綜合評估性能。

對于電解水材料的常用的原位測試包括：

性能測試：極化曲線、敏感性測試、EIS、循環(huán)伏安法測CV、穩(wěn)態(tài)載荷和動態(tài)加載測試；

耐久測試：穩(wěn)態(tài)載荷和動態(tài)載荷下性能衰減測試；

加速測試：加速壽命測試和加速應(yīng)力測試。

電解水材料受到不同的操作條件的影響，通過建立參考操作條件表，使不同的單電池或短堆進行同樣的測試，從而評估不同材料的性能，并進行對比，參考的操作條件應(yīng)模擬實際運行工況。但在某些情況下，材料級別的測試需在正常操作條件之外的情況下進行，并且可能是一些破壞性的測試。操作條件由兩組參數(shù)組成：首先，可設(shè)定的測試參數(shù)被定義為測試輸入?yún)?shù)（TIP）。其次，僅反饋的參數(shù)定義為測試輸出參數(shù)（TOP），并且TIPs（測量和控制）和TOPs（僅測量）的器件原則上應(yīng)盡可能靠近單電池的相關(guān)位置。常規(guī)測試中三種不同的電解水技術(shù)的均具備對應(yīng)的參考操作條件（TIPs和TOPs）。

當(dāng)操作條件偏離參考操作條件時，對單電池和短堆性能和耐久性產(chǎn)生相對影響的因素被稱為“應(yīng)力”。通過改變操作條件、加載方式，并考慮機械性能、泄露、水質(zhì)及環(huán)境等因素，建立一套由多個連續(xù)階段組成的測試方法，并進行原位測試，量化各種影響因素對性能和耐久性產(chǎn)生的影響。在制氫系統(tǒng)中，兩個主要參數(shù)決定了技術(shù)差異，即：(i)操作條件：溫度和壓力；（ii）離子傳導(dǎo)率以及反應(yīng)活性。因此，在測試過程中為了更好的系統(tǒng)性的評價電解水材料性能，需要通過不同的操作條件進行測試并對比，如入口溫度、壓力、水流量等參數(shù)的不同對于性能的影響；同時，在壽命加速與耐久性的驗證測試過程中需要組合不同的操作條件并完成長時間的測試。

針對電解水的材料級驗證測試，包括邊界性能測試、敏感性測試、電化學(xué)測試以及耐久測試等，科威爾推出了E500系列單池測試系統(tǒng)，覆蓋PEM/ALK/AEM的測試需求。用戶可選擇桌面式單池常壓/高壓測試系統(tǒng)和單池多通道測試系統(tǒng)。

產(chǎn)品優(yōu)勢：

水路流量、溫度和壓力自動寬范圍高精度控制監(jiān)測功能；

產(chǎn)氣預(yù)處理功能，氣體流量在線測量與快速取樣分析功能；

支持敏感性、極化和耐久性測試能力；

氫氣泄漏檢測、緊急排風(fēng)等安全保護功能；

自定義腳本編程功能，支持多通道數(shù)據(jù)同時存儲、圖形多軸和圖標(biāo)跟隨；

電化學(xué)集成能力，支持EIS, CV等電化學(xué)測試；

支持多種規(guī)格PEM電解水專用夾具選配，包括5cm2、16cm2、25cm2；

滿足歐盟JRC電解槽相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)。