三种制氢路线:“成本”短期制约,“可持续”长期。氢气制备方式主要包括化石燃料制氢、工业副产氢和电解水制氢三类。其中电解水制氢是利用水的电解反应制备氢气的技术,可再生电力制氢称为“绿氢”,是零碳排、可持续的“路线”,但目前成本仍是制约其普及的瓶颈因素,其规模化应用需要产业链各环节推动降本。影响单位制氢成本的主要因素包括电价、单位电耗、设备单价、运行寿命等因素。随着后续风光发电LCOE下降、电解槽量产降本、效率提升和寿命增加,电解水制氢成本有望逐步接近工业副产氢甚至煤制氢,实现经济性。热工控制是通过控制系统运行的各项参数,实现系统的自动控制,保障系统安全、经济运行。电解水 pem 招标张家口
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。枣庄附近电解水制氢设备厂家排名绿氢将替代煤成为主要的原料来源。
AEM电解池是组成AEM电解系统的基本单位,多个AEM电解池一起组成了AEM电解模块。大量的AEM电解模块和多个辅助系统一起构成了AEM电解水系统。AEM电解模块与PEM电解槽结构类似,其辅助系统包括氧气处理和干燥系统、水箱、水处理净化系统和交流直流转换器等设备。阴离子交换膜AEM电解池的关键组成部分为阴离子交换膜组,由有机阳离子聚合物骨架和共价附着在骨架上的阳离子组成。阴极材料、阳极材料和阴离子交换膜是AEM电解池的,直接影响着AEM电解池的工作效率和设备寿命。
从常远的角度来看,通过电解水制取的绿色氢气是未来发展的主旋律,光伏产生的富余绿色电力用来电解水,制备成氢气,并存储起来。这种模式是目前人类为理想的绿色能源组合方式。我国发展光伏和氢能源,可以有效降低温室气体的排放,是碳中和和碳达峰的宏伟目标的重要举措。同时,由于氢能源的存储和运输可以跨越时间和地点,当未来十几年后,我国的能源安全就能得到更好的保障。电解水制取氢气的过程中没有温室气体的排放,属于绿氢,是比较符合人类环保要求的一种氢气制取方式。电解水制氢主要有四种技术路线:碱性电解水制氢(ALK)、质子交换膜电解水制氢(PEM)、固体氧化物电解水制氢(SOEC)、阴离子交换膜电解水制氢(AEM)。目前,电解水制氢技术已经得到了广泛应用,并且随着技术的不断发展。
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。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。新乡专业电解水制氢设备企业
工业是目前氢气消费量领域,也是未来绿氢规模化应用的重点领域。电解水 pem 招标张家口
2024年至2025年,随着各国补助力度加大与更多大型项目落地,国际电解水制氢产能或将继续成番增长。一方面,海外有较多大型规划绿氢项目储备,全球经过投资决议的万吨级电解水制氢项目已有近50项;另一方面,全球尤其欧洲各国对绿氢生产的补贴资金逐渐到位,叠加航运、化工等领域对零碳燃料与零碳原料的需求增长,或会推动2024年多项万吨级项目落地开工。能景研究结合各国项目规划、补贴进展、碳市场等多方面预测,乐观情境下,到2025年底全球(含中国)绿氢累计产能或将增长至约140万吨/年,到2030年底全球(含中国)绿氢累计产能或将增长至约1600万吨/年。电解水 pem 招标张家口