在电解水制氢时,水发生电化学反应,在阴极产生氢气,在阳极产生氧气。纯水作为电解质时,为弱电解质,电离程度低,且导电能力较差,因此往往会在水溶液中加入容易电离的电解质用于增加电解液的导电性。碱性电解质制氢的效果较好,不会腐蚀电极和电解池中的设备,通常采用浓度为20%~30%的KOH或者NaOH溶液作为电解质,并且通常用镀镍钢板或者镍铜铁作为阳极催化剂,镀有镍或者镍钴合金的钢材则作为阴极催化剂,运行时,施加的电压一般在1.9 V到2.6 V之间。电解水制氢技术的槽体结构简单、易于操作、价格便宜且技术成熟。锡林郭勒PEM电解水制氢设备
氢气,这一无碳绿色新能源,凭借其环保安全、高能量密度、高转化效率、丰富储量以及适用性等特点,在应对环境危机和构建清洁低碳能源体系中扮演着至关重要的角色。随着化石燃料资源的日渐枯竭和能源价格的持续攀升,寻找廉价且储量丰富的替代能源制氢已成为当务之急。展望未来,生物能、太阳能、风能等可再生能源制氢在21世纪将逐渐崭露头角,但就目前而言,从天然气、甲醇、水等资源中制氢的技术仍相当有竞争力。值得注意的是,煤制氢因对环境和大气造成严重污染而不被本项目考虑,因此不在讨论之列。在选择国内制氢原料路线时,必须综合考虑原料资源的可获得性和成本因素。天然气制氢工艺虽复杂但技术成熟,甲醇制氢流程简洁且设备常见,而水电解制氢则操作简便至可实现全自动无人值守。在制氢纯度方面,天然气和甲醇制氢可达到999%,而水电解制氢在纯度更高时可达9999%。同时,不同制氢方式对场地条件也有不同要求,例如天然气制氢需考虑管道或槽车供应的便捷性,甲醇制氢则原料充足、运输储存方便,而水电解制氢的场地条件更为宽松。新乡工业电解水制氢设备产量氢能的利用很多,包括燃料电池移动动力、分布式电站、化工加氢等领域。
电解水制氢系统主要由电解槽、分离器、洗涤器、冷却器、供水、加碱等设备组成。电解槽是电解水制氢系统的**设备,为了降低水的电阻,提高电解效率,必须在水中加入NaOH或KOH电解质,配成30%左右的碱液注入电解槽。制氢环节是双碳目标的提出使“绿氢”成为减碳脱碳的重要途径。其中,电解水制氢是重要的制取绿氢的方法。电解水制氢规模的提升,也使电解槽市场迅速增长。根据HengCe(恒策咨询)的统计及预测,2023年全球水电解制氢设备市场销售额达到了11.96亿美元,预计2030年将达到171.4亿美元,年复合增长率(CAGR)为45.6%(2024-2030)。地区层面来看,中国市场在过去几年变化较快,2023年市场规模为百万美元,约占全球的%,预计2030年将达到百万美元,届时全球占比将达到%。
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。氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用很多的二次能。
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。2、电源系统:负责为电解反应提供必需的直流电源。3、气体分离与纯化系统:该系统主要负责将电解过程中产生的氢气和氧气进行有效分离,并进一步对氢气进行纯化处理,以满足各种特定的使用需求。4、冷却系统:该系统负责监控并控制电解槽及其相关设备的温度,以维持系统的稳定运行。5、控制系统:该系统对整个电解过程进行实时监控和精确调节,从而确保电解的稳定性和安全性。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。新乡工业电解水制氢设备产量
通过直接电解纯水,可以产生高纯度的氢气。锡林郭勒PEM电解水制氢设备
电解水制氢的基本原理是在直流电的作用下,水分子在电解槽中被分解成氢离子和氢氧根离子,氢离子在阴极得到电子还原成氢气,而氢氧根离子在阳极失去电子氧化成氧气。碱性电解水制氢:原理:利用碱性电解质(如氢氧化钾或氢氧化钠)作为导电介质,在电解槽中进行水电解。特点:技术成熟稳定,成本相对较低,但反应速度较慢,能量效率相对较低,且产生的氢气纯度不高,需要进行后续处理。应用:适用于大规模工业制氢,尤其是在电力成本较低的地区。锡林郭勒PEM电解水制氢设备