【原】利用小型水力发电电力的PEM型制氢系统的模型装置

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摘  要：日本木更津工业高等专门学校与日本水力株式会社展开合作研究，开发出一种利用小型水力发电电力的PEM型制氢系统的模型装置，今后的目标是构建实用规模的实证系统，以生产提供环保型零碳氢，推进能源的清洁化。

关键字：小型水力发电电力、高分子膜制氢系统、PEM型水电解装置、水电解高效制氢、零碳氢

日本木更津工业高等专门学校（以下简称“木更津高专”）和日本水力株式会社（以下简称“日本水力”）展开合作研究，共同开发出利用小型水力发电产生的电力生成氢的实验室级模型。

在日本的中央山地地区，存在很多小河流，水资源丰富，小规模水能潜力巨大。但是，多数河流都在山中，考虑到发电量与设备成本和维护成本等的比例关系，将这些水能用于商业发电的效益不高。因此，决定开发一种系统，利用小型水力发电产生的电力，生成未来不可或缺的氢（使用PEM型水电解装置），并将制得的氢直接用于生产地。本次，木更津高专和日本水力开发了该系统的实验室级模型，如图1所示。

图1 模型示意图

（左边银色的轮子是水轮机，桌子上右边的白色箱子是制氢装置）

特点

采用日本水力开发的小型水力发电用水轮机进行发电，并将发电产生的电力用以制氢。其前提是，生成的氢就地储存，并用于该地区。该系统是一种创新型脱碳能源的地产地消系统。

概要

木更津高专和日本水力以下列项目为计划目标，制作了利用小型水力发电电力的高分子膜制氢系统的模型装置。

• 在山地地区内适合小型水力发电的场所建设水力发电厂（或是在现有水电厂），并在该水力发电厂通过水电解高效制氢；

• 为使制得的氢实现就近利用，建设加氢站，以用于氢能源汽车等；

• 向当地提供环保型零碳氢，推进能源的清洁化。

木更津高专从2019年开始与日本水力进行合作研究，于今年完成了实验室级的模型系统。从今年10月到明年3月，在千叶县市原市的西广堰农村公园的管理设施内公开该装置。很多企业和公共机构对此表现出浓厚的兴趣，仅10月就有14家企业和公共机构前去参观。今后的目标是构建实用规模的实证系统。

如图2所示，模型装置由模拟水轮机、发电机（采用马达驱动）、电力转换装置、制氢装置（PEM）构成。其中，木更津高专负责电力转换装置的开发。

图2 本次开发的小型水力制氢系统的模型装置

（从左至右，分别为水轮机、发电机（采用马达驱动）、电力转换电路（发电输入电压为200V时输出为2.5V/30A）、采用PEM型水电解装置；最左边的图片为实际小型水力发电厂的水管）

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翻译：史海燕

审校：贾陆叶

李   涵

统稿：李淑珊

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