理论分解电压:不计任何损耗,只考虑水的自由能变化(电功),该电压用于克服电解产生的可逆电动势电解水的理论分解电压是1.23V。不过在实际操作中,由于电极极化、溶液电阻等因素,实际分解电压往往大于理论分解电压。实际分解电压:一般在1.8-2.0V左右。超电压:电流通过电极时产生极化现象,使电极电位偏离平衡值,此偏离值即为超电压。产生原因:(1)浓差极化:电极过程某些步骤迟缓,使电极表面附近的反应物离子浓度低于电解液中的浓度,电极电位偏离平衡电位。高电流密度下容易出现,但实际电解温度较高且循环,所以可忽略不计。(2)活化极化:参加电极反应的某些粒子缺少活化能来完成电子转移,使阳极上氧化反应难以释放电子,阴极上还原反应难以吸收电子,电极电位偏离平衡电位。低电流密度下容易出现。水电解制氢系统,其在于一个由电极和隔膜构成的水电解池。巴彦淖尔专业电解水制氢设备厂家
碱性电解水技术是电解水技术中发现得早的,也是目前电解水技术中为成熟的。其原理可以简单地描述为: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,在阳极,OH-发生氧化反应生成氧气,在阴极,H+被还原生成氢气,如图 1-1 所示。通常高比表面的镀镍钢板或者镍铜铁作为阳极催化剂,并在上面负载锰、钨和钌的氧化物,质量分数为 30%的 KOH 或者 Na OH 溶液作为电解液,镀有高比表面镍或者镍钴合金的钢材则作为阴极催化剂,运行时,槽压一般在 1.9 V 到 2.6 V 之间。承德电解水制氢设备公司氢能在非道路运输领域的应用也在不断推广。
甲醇与水在一定的温度和压力下,通过催化剂的作用,发生催化裂解反应和一氧化碳变换反应,终产生氢气与二氧化碳的混合气体。这个反应系统相当复杂,涉及多个组分和反应。主要反应包括甲醇的加水裂解,生成一氧化碳和氢气,以及一氧化碳与水反应生成二氧化碳和氢气。经过换热、冷凝和分离后,可以得到氢含量约为74%、二氧化碳含量约为5%以及一氧化碳含量约为5%的转化气。甲醇的单程转化率高达95%以上,未反应的原料则循环使用。随后,转化气通过变压吸附装置进行分离提纯,从而获得高纯度的氢气。PSA变压吸附工艺是氢气分离的重要方法。它利用气体组份在吸附床中的吸附特性差异,实现氢气的分离提纯。在固定吸附床中,通过充填吸附剂,含氢混合气体在特定压力下进入吸附床。由于不同组份的吸附特性不同,它们会在吸附床的不同位置形成吸附富集区。强吸附组份(如二氧化碳)会富集在吸附床的入口端,而弱吸附组份(如氢气)则会富集在出口端。通过这种方式,可以实现氢气的有效分离提纯。PSA变压吸附技术能够制取出纯度高达99%~999%的氢气。
2023年全球电解水制氢项目开始向大型化、万吨级发展。据能景研究统计,2023年1月至12月全球新增建成的电解水制氢项目中,千吨级以上氢气产能的项目数量占比增大,由上一年度同期的约12%提升到了29%。其中,2023年全球至少3项达到了万吨级氢气产能,其中规模比较大的是中国中石化新疆库车绿氢项目,氢气产能约2万吨/年,电解槽装机260MW。另有1万吨/年氢气产能项目2项,分别为中国的三峡集团内蒙古纳日松光伏制氢项目,电解槽装机70MW;巴西比较大氮肥企业Unigel位于卡马萨里的一期绿氨项目(设计产能1万吨/年),电解槽装机60MW。“随着全球绿氢认证的不断推进,可再生能源电力制氢的应用规模和范围将逐步增加。
氢能也是一种二次能源。目前,主流的制氢方式主要有化石燃料重整制氢、工业副产氢以及电解水制氢等。化石燃料重整制氢,是以天然气、煤炭等化石原料,通过蒸汽重整或者部分氧化重整等化学反应,从中提取氢气,是一种非常重要的制氢方式,但该生产过程中会伴生大量二氧化碳等温室气体排放,因此这种方式产出的氢称为“灰氢”;工业副产氢实际上是“变废为宝”,是将化工、钢铁等工业生产流程里产生的焦炉煤气、氯碱尾气等富含氢气的副产物,经过净化、提纯操作,将氢气分离提取出来,不过其产量受制于上游工业规模与工况。PEM电解水制氢技术被公认为一种极具发展潜力的绿色制氢方法。保定小型电解水
水电解制氢有不同的类型,主要根据使用的电解质和传导的离子种类来区分。巴彦淖尔专业电解水制氢设备厂家
PEM电解水制氢:原理:采用质子交换膜作为固体电解质,以纯水为电解原料,通过直流电实现水电解。特点:该技术具有高电流密度、高纯度氢气、快速响应以及高工作效率等优势。然而,其设备成本相对较高,且需要在强酸性和高氧化性的环境下运行。应用:PEM电解水制氢技术特别适用于需要高纯度氢气的领域,例如燃料电池汽车加氢站、食品工业以及半导体制造等。此外,其迅速响应的特性也使其非常适合与可再生能源结合使用。电解水制氢系统涵盖了多个关键组件,包括电解槽、电源系统、气体分离与纯化模块、冷却体系以及控制系统等。其中,电解槽作为系统的**,其功能在于将水高效地电解为氢气和氧气。巴彦淖尔专业电解水制氢设备厂家