ITE开发新型电极与数字化工具，助力降低绿色氢气生产成本

能源技术研究所（ITE）已完成 Hedera 项目，并取得了代表可再生氢气生产领域重大进展的研究成果。该项目由 IVACE+i 和欧盟通过 2021–2027 年瓦伦西亚自治区欧洲区域发展基金（ERDF）运营计划共同资助，成功开发并验证了适用于 PEM（质子交换膜）电解槽的新型电极，同时建立了预测模型和优化工具，使电解设备能够实现更加高效、灵活且耐久的运行。

Hedera 项目聚焦于影响绿氢竞争力的一个主要瓶颈——当电解槽与波动性的可再生能源耦合运行时，其加速老化问题。这是因为太阳能和风能发电具有持续波动的特点，迫使电解槽不断在变化的电流条件下运行。

ITE 项目首席研究员 Alejandro Rubio 表示：“可再生氢能能否应用于重型交通运输或某些工业领域，很大程度上取决于电解槽本身。在 Hedera 项目中，我们重点研究了可再生能源‘另一面’的问题——如何利用太阳能和风能灵活制氢，同时又不缩短设备寿命，也不增加运行成本。”

新型PEM电极与降解机理

在材料研究方面，项目完成了 PEM 电解电极的开发与验证，包括催化剂墨水的配方设计以及采用喷涂沉积技术进行制备。该方法获得了具有良好均匀性和高度可重复性的电极材料，这对于未来实现工业化规模生产具有重要意义。

新开发的电极随后在具有代表性的运行条件下进行了全面的物理、化学和电化学性能表征，从而能够评估其性能，并与市场上的参考产品进行比较。

与此同时，项目还识别并分析了 PEM 电解电极在不同运行条件下的主要失效与降解机制，重点关注了利用光伏和风电剩余电力制氢时的运行工况。这项研究揭示了电流强度变化和不同负载曲线对电极老化过程的影响规律。

基于实验室测试和试验平台获得的大量实验数据，ITE 团队进一步开发并验证了 PEM 电极退化预测模型，能够预测电极在典型运行条件下的性能变化。该模型可提前评估不同运行策略对电解槽寿命以及氢气生产成本的影响。

此外，Hedera 项目还开发了一种适用于制氢系统的多目标优化算法，综合考虑了可再生能源供应、电力需求、储能以及电解槽退化等多项因素。该算法旨在为电解制氢工厂的设计与运行提供决策支持，在成本、运行灵活性和设备耐久性之间实现最佳平衡。

作为进一步成果，项目还建立了电解制氢装置的数字化模型（Digital Twin，数字孪生），用于模拟不同运行场景并验证各种能源管理策略。该数字孪生系统能够在实际部署之前，虚拟评估不同运行方案及可再生能源接入策略，从而降低制氢成本并优化整个系统的使用寿命。

ITE 团队表示：“如果氢能要真正成为这些领域的可行选择，仅仅拥有高效率的车辆和燃料电池还远远不够。更重要的是，每生产一公斤可再生氢气都必须具备竞争力的成本，同时制氢装置能够长期利用太阳能和风能稳定运行，而不会发生过早老化。Hedera 项目的价值正体现在这里——将复杂的电化学过程和运行机理转化为可直接应用于电解制氢工厂设计和运行管理的规则与工具。”

编号为 IMDEEA/2025/106 的 Hedera 项目由 IVACE+i 和欧盟共同资助，资金来源于 2021–2027 年瓦伦西亚自治区欧洲区域发展基金（ERDF）运营计划。

翻译人：高丰言

来源：https://fuelcellsworks.com/2026/07/13/green-hydrogen/ite-develops-new-electrodes-and-digital-tools-to-reduce-the-cost-of-green-hydrogen-production