編者按

在自治區(qū)黨委、政府高位推動下，內(nèi)蒙古以“起跑就領(lǐng)先”的魄力，按下科技“突圍”快進(jìn)鍵，錨定稀土、儲能、氫能、乳業(yè)、空天計(jì)量等戰(zhàn)略領(lǐng)域，以“非常之舉”在重點(diǎn)點(diǎn)位上精準(zhǔn)落子，讓科技創(chuàng)新成為高質(zhì)量發(fā)展的“關(guān)鍵變量” 與“最大增量”。

這里既有“工業(yè)維生素”稀土的“精密蛻變”，也有綠電儲能的“綠色革命”，更有空天技術(shù)的“高度突破”……每一個(gè)點(diǎn)位“突圍”都在尋找高質(zhì)量發(fā)展的“最優(yōu)解”。為此，我們特開設(shè)“突圍進(jìn)行時(shí)”專欄，將目光對準(zhǔn)這些滾燙的創(chuàng)新現(xiàn)場，記錄“卡脖子”技術(shù)突破的艱辛，見證新質(zhì)生產(chǎn)力破繭的喜悅，傾聽科研人員勇立潮頭的心聲，共同書寫北疆大地向新質(zhì)生產(chǎn)力進(jìn)軍的生動篇章。

走進(jìn)PEM電解水制氫設(shè)備研發(fā)車間，工程師們正緊鑼密鼓地進(jìn)行調(diào)試。這臺設(shè)備核心是一張薄如蟬翼的膜電極，它能在寬功率波動下高效工作，以適應(yīng)風(fēng)電的波動性進(jìn)行柔性制氫。目前，該技術(shù)已進(jìn)入工程化示范階段，未來將為燃料電池重卡提供低成本綠氫，助力內(nèi)蒙古實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

2024年，由內(nèi)蒙古捷氫科技有限公司牽頭，聯(lián)合中國科學(xué)院過程工程研究所、山東賽克賽斯氫能源有限公司、深圳航天科技創(chuàng)新研究院等頂尖團(tuán)隊(duì)，共同實(shí)施科技“突圍”工程氫能點(diǎn)位專項(xiàng)“寬功率波動適應(yīng)性百千瓦級PEM 電解水制氫裝備的開發(fā)及工程化示范應(yīng)用項(xiàng)目”，攻克PEM電解水制氫“卡脖子”難題。

為什么“綠氫”如此重要?隨著全球能源轉(zhuǎn)型加速，氫能成為實(shí)現(xiàn)碳中和關(guān)鍵路徑。然而，傳統(tǒng)電解水制氫技術(shù)成本高、效率低，難以匹配風(fēng)電、光伏波動性。PEM技術(shù)雖具有效率高、響應(yīng)快等優(yōu)勢，卻因核心材料依賴貴金屬銥、質(zhì)子交換膜依賴進(jìn)口而難以大規(guī)模推廣。

“我們要用自主技術(shù)打破國外壟斷，讓綠氫真正‘用得起’。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王昊介紹，團(tuán)隊(duì)從催化劑、質(zhì)子交換膜、電解槽設(shè)計(jì)三大方向同步攻關(guān)。在實(shí)驗(yàn)室，新型低銥合金納米團(tuán)簇表現(xiàn)驚艷——銥載量僅為0.3 mg cm-2，卻能在2A cm-2超大電流密度下穩(wěn)定工作3000小時(shí)，發(fā)展多級釜串聯(lián)工藝，實(shí)現(xiàn)低銥催化劑制備過程中粒徑及形貌可控，實(shí)現(xiàn)百克級量產(chǎn);研究團(tuán)隊(duì)通過構(gòu)筑復(fù)合“三明治結(jié)構(gòu)”，開發(fā)了具有支博層結(jié)構(gòu)的改性全氟磺酸薄型膜質(zhì)子傳導(dǎo)率突破0.2 S/cm,性能媲美國際頂尖產(chǎn)品;在多孔傳輸層方面，通過鈦氈耦合直通孔，并結(jié)合表面鍍層工藝，極大地強(qiáng)化了水氧傳質(zhì)過程，在2A cm-2的電壓較傳統(tǒng)傳輸層降低了0.08V;最終集成寬功率波動適應(yīng)性的兆瓦級PEM電解水制氫裝備。

首臺兆瓦級PEM電解槽即將下線，將與鄂爾多斯市綠動能源發(fā)展集團(tuán)、鄂爾多斯市億鼎弘新能源有限公司合作，建設(shè)“制儲加一體站”，促進(jìn)可再生能源電力的高效消納，實(shí)現(xiàn)可再生能源的多渠道利用，為氫能產(chǎn)業(yè)鏈的蓬勃發(fā)展注入強(qiáng)勁動力，推動清潔能源的廣泛運(yùn)用和碳減排進(jìn)程。

“科技‘突圍’沒有捷徑，只有產(chǎn)學(xué)研擰成一股繩。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王昊說。目前，團(tuán)隊(duì)已發(fā)表高水平論文4篇，培養(yǎng)氫能領(lǐng)域人才10名。未來，這項(xiàng)技術(shù)還將拓展至化工、冶金等領(lǐng)域，為內(nèi)蒙古打造“氫能走廊”提供技術(shù)支撐。

項(xiàng)目的順利推進(jìn)，為內(nèi)蒙古能源轉(zhuǎn)型提供切實(shí)可行技術(shù)路徑，也為自治區(qū)可再生能源制氫積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。隨著氫能基礎(chǔ)設(shè)施的逐步完善，綠氫有望成為連接風(fēng)電、光伏與工業(yè)脫碳重要紐帶，推動能源體系向更高效、更低碳方向穩(wěn)步前進(jìn)。