大连化物所与鞍钢集团等合作开发的“氢冶金”项目工艺路线实现全流程贯通

8月28日，由我所与鞍钢集团等单位合作开发的“绿电绿氢流化床氢冶金万吨级中试线”（以下简称“氢冶金”）项目实现工艺路线全流程贯通。鞍钢集团在辽宁省营口市鲅鱼圈区召开新闻媒体沟通会，中国科学院重大科技任务局代表，沈阳分院分党组书记、院长毛志远，我所李灿院士、副所长王峰、项目技术负责人姚婷婷研究员等出席会议。会上正式宣布，“氢冶金”项目工艺路线全流程贯通，稳定产出金属化率达95%的绿色直接还原铁产品，实现了从实验室研发到中试规模的跨越。

“氢冶金”项目改变传统钢铁生产工艺路线，采用“绿电制氢-绿氢还原”短氢流程工艺，以绿氢替代传统焦炭还原铁矿粉，实现了从“碳冶金”到“氢冶金”的转变，生产过程中碳排放降低90%以上。其中，制氢工段采用李灿团队研发的高效碱水电解技术，还原工段依托中国科学院过程工程研究所朱庆山研究员团队开发的流化床直接还原铁新技术。

李灿团队自2001年起致力于太阳能光解水、电解水制氢基础研究，近十年来在电催化分解水的催化剂、电解堆结构、与电网系统耦合集成等方向取得系列进展。2020年，团队开发的高效电解水制氢技术已达到1000标立方米/小时，并应用于千吨级“液态阳光”甲醇合成项目，初步探索了波动性离网光伏条件下电解水制氢的运行条件，综合性能指标达到当时国际领先水平。

针对氢冶金工艺的特殊要求，团队在原子级掺杂镍基催化剂、大面积电极成型、宽负荷工艺与智能控制等方面实现关键技术创新，提升了催化剂活性和稳定性，实现制氢系统从低负荷到满负荷的连续切换，适配氢冶金全流程负荷波动及绿电的间歇性特点。李灿团队与一重集团大连核电石化有限公司合作，组装了新一代高性能电解槽，单槽产氢量及电流密度较传统装置提高50%以上，制氢能力达1576标立方米/小时，负荷范围宽至26%至100%，全负荷直流电耗为3.87至4.40千瓦时/标方氢，持续稳定运行超2000小时，实现了低能耗、高稳定性和灵活调负荷等关键技术。

“氢冶金”技术是冶金领域的重要转型，也是绿色低碳发展的重要方向，为我国绿色低碳钢铁发展提供了技术保障。

该项目得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院A类先导专项“基于高比例可再生能源的储能关键技术与示范”、辽宁省揭榜挂帅、辽宁滨海实验室等项目的资助。（文/姚婷婷、乔春戈 图/李黎明）