2023年全球电解水制氢项目建设的主要推动者为各国各领域企业、地方。其中,各国能源、化工及交通领域的企业是直接推动方,主要基于自身传统业务的绿色转型展开。如中国中石化新疆库车绿氢项目,制取绿氢用于中石化旗下的塔河炼化替代传统天然气制氢;国际航运马士基推动的丹麦Aabenraa港口绿氢制甲醇项目,为马士基旗下的甲醇船舶提供零碳甲醇燃料。其次,各国的财政支持也是电解水制氢项目推进的重要因素,典型的如瑞典钢铁企业Ovako建成的绿氢替代传统燃料冶金项目,绿氢产能约3千吨/年,其中瑞典能源署提供了30%以上的建设资金。碱性电解水制氢设备由于电解质的稳定性较好,价格较低,因此在实际应用中使用较为多。鄂尔多斯电解水制氢设备公司
碱性电解水技术比较大的缺点在于工作电流密度较低、电解槽效率不高、占地面积大。特别在冬季,设备需要经过较长时间预热,启动时间大概需要2 h。不过碱性电解水电解槽、隔膜等设备、材料的加工、制备工艺在我国已经基本成熟,产业链相对完善,是目前在我国**适合规模化的技术路线。通过调研了解,目前国内比较大单槽制氢规模已经达到 3000 Nm³/h,电解槽直流电耗比较低可以达到4.2 kW·h/Nm³。其原理为在两个电极之间施以直流电,并用隔膜将阴阳两极分离开来,在阴极水分子被还原,生成氢气和氢氧根离子,生成的氢氧根离子穿过隔膜到达阳极,在阳极侧失电子析氧,生成氧气和水。青岛电解水PEM电解水制氢是制取绿氢的主要技术路线之一,与可再生能源适配度高,是极具潜力的制氢技术。
碱性水电解制氢(ALK)设备技术成熟、投资成本低,是现阶段商业运行的主要设备,技术发展向扩大设备规模、提高宽负荷调节能力、保障运行稳定等方向发展。质子交换膜水电解制氢(PEM)设备成本较高,但具有能耗低和运行灵活等优势,目前技术发展向加大设备功率、提高电流密度和降低成本等方向发展。阴离子交换膜水电解制氢(AEM)兼具PEM的风光耦合以及碱性槽无贵金属、价格低的特点,但是目前AEM膜寿命仍存不确定性,暂时较难适配工程化需求。固体氧化物水电解制氢(SOEC)具有高效、可逆、材料成本低廉等优点,但在电解堆集成、电解槽堆设计结构优化、电极和封接等材料及技术仍需重点突破。因此,SOEC、AEM等技术目前还有待进一步研发以实现商业化。
绿氢制取技术包括利用风电、水电、太阳能等可再生能源电解水制氢、太阳能光解水制氢及生物质制氢,其中可再生能源电解水制氢是应用**广、技术**成熟的方式。电解水制氢,即通过电能将水分解为氢气与氧气的过程,该技术可以采用可再生能源电力,不会产生CO2和其他有毒有害物质的排放,从而获得真正意义上的“绿氢”。电解水制氢原料为水、过程无污染、理论转化效率高、获得的氢气纯度高,但该制氢方式需要消耗大量的电能,其中电价占总氢气成本的60%~80%。压缩制氢设备是一种通过物理过程令氢气密度增加,从而实现纯化的方法。
国内电解槽企业说的上名字的就那么几家,自从绿氢火热之后,短短两三年的时间内,就有数百家的电解槽企业成立。有基于以往电解槽企业从业经历看到发展机遇辞职单干的,有风、光企业为了拓展延伸业务也涉足电解水制氢的(很大一部分原因也是这两年风力发电和光伏发电都卷出天际了),也有燃料电池产业链上的企业将业务拓展延伸至电解水制氢的(因为燃料电池产业链上各环节大多也经营困难),还有纯局外人看中绿氢巨大的发展潜力投入巨大财力,从老牌企业挖来*****,从零开始搭建团队涉足其中的。固体氧化物电解水制氢设备可以实现高温、高效率的制氢过程,并且具有较高的稳定性,但是设备成本较高。山东工业电解水制氢技术
PEM电解槽无需严格控制膜两侧压力,具有快速启动停止和快速功率调节响应的优势。鄂尔多斯电解水制氢设备公司
电解的本质:电能推动电解质溶液中的水分子在电极上发生电化学反应,生成氢气与氧气。理论电量:根据法拉第定律,电极反应产物的质量与通入的电量成正比,制取1Nm3氢气和0.5Nm3氧气需要的电量为2390Ah,即1mol氢和0.5mol氧的理论电量为53.6Ah。电压要求:要进行电解,必须在一对电极上加上一定的直流电压,使电流流过电解槽。U=E+IR+ηH+ηO(操作电压=水的理论分解电压+电解电流x电解总电阻+氢超电压+氧超电压)。总电阻电压IR(欧姆损失)由V液、V隔、V极、V接共同组成,当电解材料良好时,操作正常时,后3项影响很小,所以,操作电压主要包括理论分解电压、超电压和电解液电压损失。极间电压或小室电压,一般为1.8~2.5V。鄂尔多斯电解水制氢设备公司