日立制作所近日宣布，针对通过水电解制氢的系统，成功开发出可承受10千伏级高电压的多层树脂“绝缘配管”，并通过了实机耐压试验。这一技术突破旨在解决传统制氢系统因电压低、电流大而导致的设备大型化问题，有望大幅降低绿色氢气的制造成本与占地面积。
氢气作为燃烧时不排放二氧化碳的次世代清洁能源，在发电、工业及交通领域的应用备受期待。然而，要实现氢能社会的普及，必须解决大规模制造、场地占用及成本控制等难题。目前，全球企业正围绕这些课题展开激烈的研发竞争。
传统水电解系统通常采用变压器将高电压转换为1千伏以下的低电压，驱动水电解堆进行制氢。这种“大电流、低电压”的运行模式导致系统内部需要复杂的变压设备，使得整体装置体积庞大。日立此次利用其自主研发的高电压逆变器及复合材料绝缘配管，验证了系统在10千伏高电压下运行时的安全性，确认不会发生绝缘击穿或泄漏等异常。
日本作为资源匮乏的岛国，在能源转型方面面临巨大压力，因此对“绿色氢气”（利用可再生能源电力电解水制得，全生命周期零碳排放）的依赖度极高。随着日本国内可再生能源发电量的增加，如何消纳不稳定的风能和太阳能成为电网稳定性的新挑战。水电解制氢系统被视为吸收可再生能源波动和余电、维持电网平衡的重要调节手段。
此次技术升级的核心在于将制氢系统的运行电压从1千伏以下提升至10千伏，电流相应减小。通过直并联连接技术，系统结构得以简化，安装面积减少了一半。同时，日立还开发了兼顾高速响应与延长水电解堆寿命的配套技术，以应对电网波动。
在高压环境下，绝缘配管是防止电流意外泄漏的关键组件。制氢过程中，含有氢气和氧气的纯水在管道内流动，若发生高压放电可能引发爆炸。此外，管道内部需承受约60摄氏度的高温和3兆帕的高压，且需防止金属离子溶出污染纯水。传统陶瓷配管难以同时满足绝缘性、耐高压、耐热性、气体阻隔性及耐腐蚀性等综合要求。
为此，日立结合了电场解析技术与变压器领域积累的绝缘材料技术，开发出一种多层树脂结构的绝缘配管。该配管内部采用耐蚀性HDPE（高密度聚乙烯）包裹EVOH（乙烯-乙烯醇共聚物）以防止氢气泄漏，外部再覆以GFRP（玻璃纤维增强塑料）提供机械强度。在80千瓦级实机验证中，该配管在10千伏运行环境下表现出优异的绝缘稳定性和气体阻隔性。
日立自2022年起全面投入氢能研发，将其视为实现脱碳和可持续发展的核心。目前，高电压制氢系统的关键组件开发已告一段落，计划下一步推进兆瓦级实机验证，并致力于百兆瓦级的社会实际应用。为此，日立正寻求产学研合作，目标是将技术应用于城市、可再生能源发电站及工业区等多种场景。
虽然日立暂未自行开发水电解堆，但其计划整合电网运营专业知识、工厂整体优化技术及预测性维护等数字服务，提供一站式解决方案。对于中国氢能产业而言，这一技术路线展示了通过提升电压等级来压缩设备体积、降低成本的可行路径，特别是在风光资源丰富但土地受限的地区，高电压制氢系统有望成为提升项目经济性的关键突破口。