水電解制氫是利用電能將水分解為氫氣和氧氣的過(guò)程,可以用下面的化學(xué)方程式表示:2H 2O ----->2H2 + O2水電解制氫需要一個(gè)電解槽,其中有兩個(gè)電極(陽(yáng)極和陰極),分別連接到電源的正負(fù)極。水在電解槽中充當(dāng)電解質(zhì),可以傳導(dǎo)電流。當(dāng)通電時(shí),水在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),生成氧氣和正電荷的氫離子(H +)。而在陰極發(fā)生還原反應(yīng),氫離子與負(fù)電荷的電子(e -)結(jié)合生成氫氣。具體的反應(yīng)如下:陽(yáng)極反應(yīng):2H 2 O -----> O 2 + 4H + + 4e -陰極反應(yīng):4H + + 4e - 2H 2水電解制氫的效率取決于所需的電壓和實(shí)際消耗的電能。理想情況下,水電解制氫只需要1.23 V的電壓,這是水分解為氫氣和氧氣所需的**小熱力學(xué)勢(shì)差。但實(shí)際上,由于電極材料、電解質(zhì)、溫度、壓力、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等因素的影響,水電解制氫需要更高的電壓才能進(jìn)行,一般在1.8~2.4 V之間。因此,水電解制氫的效率一般在50~80%之間。它具備將大量可再生能源電力轉(zhuǎn)移到難以深度脫碳工業(yè)部門(mén)的潛力。安陽(yáng)專(zhuān)業(yè)電解水制氫設(shè)備價(jià)格
理論分解電壓:不計(jì)任何損耗,只考慮水的自由能變化(電功),該電壓用于克服電解產(chǎn)生的可逆電動(dòng)勢(shì)電解水的理論分解電壓是1.23V。不過(guò)在實(shí)際操作中,由于電極極化、溶液電阻等因素,實(shí)際分解電壓往往大于理論分解電壓。實(shí)際分解電壓:一般在1.8-2.0V左右。超電壓:電流通過(guò)電極時(shí)產(chǎn)生極化現(xiàn)象,使電極電位偏離平衡值,此偏離值即為超電壓。產(chǎn)生原因:(1)濃差極化:電極過(guò)程某些步驟遲緩,使電極表面附近的反應(yīng)物離子濃度低于電解液中的濃度,電極電位偏離平衡電位。高電流密度下容易出現(xiàn),但實(shí)際電解溫度較高且循環(huán),所以可忽略不計(jì)。(2)活化極化:參加電極反應(yīng)的某些粒子缺少活化能來(lái)完成電子轉(zhuǎn)移,使陽(yáng)極上氧化反應(yīng)難以釋放電子,陰極上還原反應(yīng)難以吸收電子,電極電位偏離平衡電位。低電流密度下容易出現(xiàn)。新鄉(xiāng)PEM電解水制氫設(shè)備公司在電解水制氫設(shè)備的選擇上,需要根據(jù)實(shí)際需求和使用場(chǎng)景進(jìn)行選擇。
氫氣燃料電池汽車(chē):如前所述,氫氣燃料電池汽車(chē)以氫氣為燃料,通過(guò)燃料電池產(chǎn)生電能驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛。與傳統(tǒng)燃油汽車(chē)相比,氫氣燃料電池汽車(chē)具有零排放、高效能、長(zhǎng)續(xù)航里程等優(yōu)點(diǎn)。目前,世界各國(guó)都在大力發(fā)展氫氣燃料電池汽車(chē)技術(shù),加快加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。氫內(nèi)燃機(jī)汽車(chē):將氫氣作為燃料直接在內(nèi)燃機(jī)中燃燒,驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛。氫內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的技術(shù)相對(duì)成熟,成本較低,但與氫氣燃料電池汽車(chē)相比,其效率和環(huán)保性能稍遜一籌。目前,氫內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)仍處于研發(fā)和示范階段。
我國(guó)的氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的相關(guān)文件是相對(duì)較保守的數(shù)據(jù),因?yàn)楦鶕?jù)目前的一些項(xiàng)目規(guī)劃來(lái)看,國(guó)內(nèi)的電解水制氫市場(chǎng)的發(fā)展和規(guī)劃文件來(lái)相比有較大差距。氫能聯(lián)盟的100GW目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要前提,以此來(lái)分析,可以看出:目前國(guó)內(nèi)已有的電解水制氫設(shè)備總計(jì)產(chǎn)能在1GW左右;到2023年預(yù)計(jì)有2GW左右的產(chǎn)能;到2025年預(yù)計(jì)有10GW的產(chǎn)能;到2030年預(yù)計(jì)有100GW的產(chǎn)能。如果在此基礎(chǔ)上增加國(guó)內(nèi)廠家出口到國(guó)外的一些數(shù)據(jù),世界所有國(guó)家對(duì)國(guó)內(nèi)電解水制氫設(shè)備的需求量還會(huì)有相應(yīng)的增幅,預(yù)計(jì)2030年在130GW左右。制氫效率是衡量系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)之一,它反映了系統(tǒng)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(即氫氣)的能力。
降低操作電壓的方法總結(jié),主要三個(gè)方面:①陰極超電位;②陽(yáng)極超電位;③電阻電壓降。低電密下,超電壓是主因,高電密下,電阻電壓降為主因。1、提高操作溫度。減小電解液本身電阻,降低活化超電壓,降低理論分解電壓。但要兼顧腐蝕問(wèn)題。2、提高操作壓力。減小電解液含氣度,從而減小實(shí)際電阻,但會(huì)引起理論分解電壓上升(相對(duì)小)。3、降低電流密度。減小超電壓,減小電阻電壓降。但與提高電密減小設(shè)備費(fèi),與提高操作溫度相悖。4、加大循環(huán)速度。減小含氣度,減小濃差極化,使溫度分布均勻以降低電阻率。但過(guò)高作用不。5、提高催化活性。降低活化超電壓,減小電阻電壓降。主要取決于材料性質(zhì)和表面形態(tài)。6、減小極間距離。減小電阻電壓降。但要考慮含氣度上升,以及槽內(nèi)短路打火。但是由于電解過(guò)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。濟(jì)南專(zhuān)業(yè)電解水制氫設(shè)備廠家
接近 75%的綠氫項(xiàng)目坐落于三北地區(qū),約 80%的項(xiàng)目采用堿性電解水制氫技術(shù)。安陽(yáng)專(zhuān)業(yè)電解水制氫設(shè)備價(jià)格
電解水的設(shè)備主要包括電解槽、電源和電極等組成。其中,電解槽是將水分解成氫氣和氧氣的主要裝置,一般采用的是聚合物電解槽或金屬電解槽。聚合物電解槽具有體積小、重量輕、耐腐蝕、絕緣性能好等優(yōu)點(diǎn),但是其耐高溫、高壓、高電流密度等方面的性能較差;金屬電解槽則具有耐高溫、高壓、高電流密度等優(yōu)點(diǎn),但是其重量較大、成本較高、耐腐蝕性能較差。因此,在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況選擇合適的電解槽。電源是電解水過(guò)程中不可或缺的組成部分,它提供給電解槽所需的電能。在電源的選擇上,一般使用的是直流電源,因?yàn)殡娊馑枰氖侵绷麟娔埽涣麟娫磿?huì)導(dǎo)致電解槽中的電極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),從而影響電解效果。電極是電解水過(guò)程中起到催化作用的重要組成部分,它可以促進(jìn)水分子的電解反應(yīng),從而提高電解速度和效率。電極的材料一般采用的是鉑、鈀、銥、銠等貴金屬或其合金,因?yàn)檫@些材料具有較好的電化學(xué)催化性能。安陽(yáng)專(zhuān)業(yè)電解水制氫設(shè)備價(jià)格