新興電解水制氫技術(shù)海水電解制氫:可直接利用海洋資源,但面臨高鹽度、腐蝕性等挑戰(zhàn)。未來(lái)應(yīng)開(kāi)發(fā)抗腐蝕催化劑、適用的交換膜,改進(jìn)電極結(jié)構(gòu)和電解槽裝置。耦合制氫:通過(guò)小分子氧化與析氫反應(yīng)耦合,降**氫能耗,提高能量效率。未來(lái)需深入探究耦合機(jī)制,開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)環(huán)保的技術(shù)并集成到可再生能源系統(tǒng)。研究總結(jié)與展望電解水制氫技術(shù)取得一定進(jìn)展,但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。未來(lái)應(yīng)提升催化劑性能、降低能耗、研制新型設(shè)備,以適應(yīng)可再生能源并網(wǎng)和清潔能源儲(chǔ)存需求,在能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用。常見(jiàn)的電解水制氫設(shè)備包括堿性電解水制氫設(shè)備、酸性電解水制氫設(shè)備和固體氧化物電解水制氫設(shè)備。廊坊本地電解水制氫設(shè)備銷(xiāo)售
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(chǎng)迅速增長(zhǎng)。根據(jù)HengCe(恒策咨詢)的統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè),2023年全球水電解制氫設(shè)備市場(chǎng)銷(xiāo)售額達(dá)到了11.96億美元,預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到171.4億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為45.6%(2024-2030)。地區(qū)層面來(lái)看,中國(guó)市場(chǎng)在過(guò)去幾年變化較快,2023年市場(chǎng)規(guī)模為百萬(wàn)美元,約占全球的%,預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到百萬(wàn)美元,屆時(shí)全球占比將達(dá)到%。衡水國(guó)內(nèi)電解水制氫設(shè)備PEM水電解制備的綠氫應(yīng)用于合成氨、煉油、化工、鋼鐵等碳密集型行業(yè)。
堿性電解水技術(shù)比較大的缺點(diǎn)在于工作電流密度較低、電解槽效率不高、占地面積大。特別在冬季,設(shè)備需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱,啟動(dòng)時(shí)間大概需要2 h。不過(guò)堿性電解水電解槽、隔膜等設(shè)備、材料的加工、制備工藝在我國(guó)已經(jīng)基本成熟,產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)完善,是目前在我國(guó)**適合規(guī)?;募夹g(shù)路線。通過(guò)調(diào)研了解,目前國(guó)內(nèi)比較大單槽制氫規(guī)模已經(jīng)達(dá)到 3000 Nm3/h,電解槽直流電耗比較低可以達(dá)到4.2 kW·h/Nm3。其原理為在兩個(gè)電極之間施以直流電,并用隔膜將陰陽(yáng)兩極分離開(kāi)來(lái),在陰極水分子被還原,生成氫氣和氫氧根離子,生成的氫氧根離子穿過(guò)隔膜到達(dá)陽(yáng)極,在陽(yáng)極側(cè)失電子析氧,生成氧氣和水。
堿性電解水在生產(chǎn)占有率和制氫成本方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)。電解水技術(shù)的主要指標(biāo)包括:電流密度、負(fù)載范圍、氣體純度、電解效率、使用壽命、設(shè)備價(jià)格和動(dòng)態(tài)響應(yīng)幾個(gè)方面。堿性水技術(shù)的痛點(diǎn)是電流密度低能耗效率低和隔氣性差,特別是波動(dòng)情況下的隔氣性,存在本質(zhì)安全性問(wèn)題。隨著堿性電解水技術(shù)的發(fā)展,隔膜材料已經(jīng)發(fā)展了三代,早期的石棉隔膜,目前規(guī)模應(yīng)用的 PPS 隔膜,逐漸出現(xiàn)了隔氣性、穩(wěn)定性好,能耗低的復(fù)合隔膜材料。國(guó)內(nèi)外比較好技術(shù)為西班牙 AGFA 公司的 Zirfon 復(fù)合膜和國(guó)內(nèi)碳能科技公司的復(fù)合隔膜。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(guò)程。
在雙碳目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下,中國(guó)電解水制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,產(chǎn)業(yè)鏈端入局企業(yè)在迅速增加,應(yīng)用端在逐步突破。中國(guó)布局電解水制氫的企業(yè)數(shù)量快速增加,據(jù)統(tǒng)計(jì),電解槽裝備企業(yè)數(shù)量已超百家,產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)已超二百家。自2021年至今,國(guó)內(nèi)已有接近40款堿性電解槽產(chǎn)品發(fā)布。中國(guó)已有超過(guò)百個(gè)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(gè)領(lǐng)域。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)。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易用,可以用于小型化應(yīng)用,并且獲取的氫氣純度高,可以達(dá)到99.999%以上。承德本地電解水制氫技術(shù)
其優(yōu)點(diǎn)是適用范圍廣,處理量大,同時(shí)沒(méi)有任何排放物,環(huán)保性好。廊坊本地電解水制氫設(shè)備銷(xiāo)售
電解液的電阻受多種因素的影響。首先是電解液的種類和濃度。例如,在堿性電解液中,氫氧化鉀(KOH)濃度的變化會(huì)改變電解液的導(dǎo)電性。一般而言,濃度越高,離子數(shù)量越多,導(dǎo)電性越好,電阻越小,電壓損耗也會(huì)相應(yīng)降低。但是過(guò)高的濃度可能會(huì)導(dǎo)致其他問(wèn)題,如腐蝕電極等。其次是溫度。溫度升高,電解液中離子的運(yùn)動(dòng)速度加快,離子遷移率增加,使得電解液的電阻減小。例如,當(dāng)溫度從20℃升高到80℃時(shí),氫氧化鉀電解液的電阻會(huì)降低,從而減少電壓損耗。另外,電解池的幾何結(jié)構(gòu)也會(huì)影響電壓損耗。電極間距越大,離子傳輸?shù)木嚯x越長(zhǎng),電解液的電阻就越大,電壓損耗也就越大。同時(shí),電解池的形狀、電極的大小和排列方式等也會(huì)對(duì)電解液的電阻產(chǎn)生一定的影響。廊坊本地電解水制氫設(shè)備銷(xiāo)售