電解水制氫系統(tǒng)主要由電解槽、分離器、洗滌器、冷卻器、供水、加堿等設(shè)備組成。電解槽是電解水制氫系統(tǒng)的**設(shè)備,為了降低水的電阻,提高電解效率,必須在水中加入NaOH或KOH電解質(zhì),配成30%左右的堿液注入電解槽。制氫環(huán)節(jié)是雙碳目標(biāo)的提出使“綠氫”成為減碳脫碳的重要途徑。其中,電解水制氫是重要的制取綠氫的方法。電解水制氫規(guī)模的提升,也使電解槽市場迅速增長。根據(jù)HengCe(恒策咨詢)的統(tǒng)計及預(yù)測,2023年全球水電解制氫設(shè)備市場銷售額達(dá)到了11.96億美元,預(yù)計2030年將達(dá)到171.4億美元,年復(fù)合增長率(CAGR)為45.6%(2024-2030)。地區(qū)層面來看,中國市場在過去幾年變化較快,2023年市場規(guī)模為百萬美元,約占全球的%,預(yù)計2030年將達(dá)到百萬美元,屆時全球占比將達(dá)到%。PEM電解水制氫技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。焦作附近電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
該技術(shù)是指使用質(zhì)子(陽離子)交換膜作為固體電解質(zhì)替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質(zhì)(30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液),并使用純水作為電解水制氫原料的制氫過程。和堿性電解水制氫技術(shù)相比,PEM電解水制氫技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn),并且,PEM電解水制氫技術(shù)工作效率更高,易于與可再生能源消納相結(jié)合,是目前電解水制氫的理想方案。但是由于PEM電解槽需要在強(qiáng)酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運(yùn)行,因此設(shè)備需要使用含貴金屬(鉑、銥)的電催化劑和特殊膜材料,導(dǎo)致成本過高,使用壽命也不如堿性電解水制氫技術(shù)。邯鄲電解水制氫設(shè)備廠家PEM電解水制氫是指使用質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì),并使用純水作為電解水制氫的原料的制氫過程。
在電解水制氫中,有幾個重要的參數(shù)需要考慮,包括電解池的電壓、電流密度、電解液的種類和濃度等。這些參數(shù)對電解水制氫的效率、成本和環(huán)境影響等方面都有影響。 電解水制氫的優(yōu)點(diǎn)包括:1.低污染:電解水制氫不會產(chǎn)生任何污染物,只會產(chǎn)生氫氣和氧氣,對環(huán)境沒有任何危害。2.高效率:電解水制氫的效率比其他制氫方法高,能夠?qū)崿F(xiàn)高純度的氫氣制備。3.低成本:電解水制氫的成本相對較低,因?yàn)樵牧纤秦S富、廉價的資源。4.可再生性:電解水制氫是一種可再生能源的制氫方法,可以通過太陽能、風(fēng)能等可再生能源來產(chǎn)生電力,從而實(shí)現(xiàn)對氫氣的制備。
2023年全球電解水制氫項(xiàng)目開始向大型化、萬噸級發(fā)展。據(jù)能景研究統(tǒng)計,2023年1月至12月全球新增建成的電解水制氫項(xiàng)目中,千噸級以上氫氣產(chǎn)能的項(xiàng)目數(shù)量占比增大,由上一年度同期的約12%提升到了29%。其中,2023年全球至少3項(xiàng)達(dá)到了萬噸級氫氣產(chǎn)能,其中規(guī)模比較大的是中國中石化新疆庫車綠氫項(xiàng)目,氫氣產(chǎn)能約2萬噸/年,電解槽裝機(jī)260MW。另有1萬噸/年氫氣產(chǎn)能項(xiàng)目2項(xiàng),分別為中國的三峽集團(tuán)內(nèi)蒙古納日松光伏制氫項(xiàng)目,電解槽裝機(jī)70MW;巴西比較大氮肥企業(yè)Unigel位于卡馬薩里的一期綠氨項(xiàng)目(設(shè)計產(chǎn)能1萬噸/年),電解槽裝機(jī)60MW。但是由于電解過程效率不高,能耗較大,并且需要消耗大量的水資源,因此應(yīng)用范圍受到一定限制。
陰離子交換膜電解水技術(shù)(AEM)AEM是較為新興的電解水制氫技術(shù),尚處于研發(fā)階段。備受關(guān)注的原因是其采用陰離子交換膜作為電解質(zhì),將ALK的低成本和PEM簡單、高效的優(yōu)點(diǎn)相融合。現(xiàn)階段的研究重點(diǎn)陰離子交換膜材料開發(fā)和機(jī)理研究,主要以國外大學(xué),國家實(shí)驗(yàn)室等科研機(jī)構(gòu)主導(dǎo)(如NortheasternUniversity,LosAlamos,UniversityOregon,GeorgiaTech等)。其與PEM的根本區(qū)別在于將膜的交換離子由質(zhì)子換為氫氧根離子。氫氧根離子的相對分子質(zhì)量是質(zhì)子的17倍,這使得其遷移速度比質(zhì)子慢得多。AEM的優(yōu)勢是不存在金屬陽離子,不會產(chǎn)生碳酸鹽沉淀堵塞制氫系統(tǒng)。AEM中使用的電極和催化劑是鎳、鈷、鐵等非貴金屬材料,且產(chǎn)氫的純度高、氣密性好、系統(tǒng)響應(yīng)快速,與目前可再生能源發(fā)電的特性十分匹配。但AEM膜的機(jī)械穩(wěn)定性不高,AEM中電極結(jié)構(gòu)和催化劑動力學(xué)需要優(yōu)化。AEM電解水技術(shù)處于千瓦級的發(fā)展階段,在全球范圍內(nèi),一些研究組織/機(jī)構(gòu)正在積***力于AEM水電解槽的開發(fā),為了擴(kuò)大這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用,仍然需要一些創(chuàng)新與改進(jìn)。電解水制氫的基本原理是在直流電的作用下,水分子在電解槽中被分解成氫離子和氫氧根離子。電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量山西
中國已有超過百個在建和規(guī)劃中的電解水制氫項(xiàng)目,涵蓋了石油煉化、化工合成、鋼鐵冶煉和交通等多個領(lǐng)域。焦作附近電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
電解水制氫的操作步驟主要是:第一步,準(zhǔn)備電解槽,將兩個電極分別插入水中,保持適當(dāng)間距,通電后水開始分解。第二步,選擇合適電極,通常是一種不容易被氧化的材料,例如鉑或鎢。第三步,選用合適電流,通電后應(yīng)選擇合適的電流實(shí)現(xiàn)水的電解,電流的大小取決于反應(yīng)條件和電極的大小。第四步,產(chǎn)氣收集,當(dāng)電極的電流通過水時,氫氣和氧氣分別分解,并聚集在相應(yīng)電極周圍,可以用一個導(dǎo)管或管道將產(chǎn)生的氫氣收集起來。第五步,分離氫氣,氫氣可以通過壓縮或直接與空氣相接觸來分離收集。焦作附近電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量