阴离子交换膜电解水技术(AEM)AEM是较为新兴的电解水制氢技术,尚处于研发阶段。备受关注的原因是其采用阴离子交换膜作为电解质,将ALK的低成本和PEM简单、高效的优点相融合。现阶段的研究重点阴离子交换膜材料开发和机理研究,主要以国外大学,国家实验室等科研机构主导(如NortheasternUniversity,LosAlamos,UniversityOregon,GeorgiaTech等)。其与PEM的根本区别在于将膜的交换离子由质子换为氢氧根离子。氢氧根离子的相对分子质量是质子的17倍,这使得其迁移速度比质子慢得多。AEM的优势是不存在金属阳离子,不会产生碳酸盐沉淀堵塞制氢系统。AEM中使用的电极和催化剂是镍、钴、铁等非贵金属材料,且产氢的纯度高、气密性好、系统响应快速,与目前可再生能源发电的特性十分匹配。但AEM膜的机械稳定性不高,AEM中电极结构和催化剂动力学需要优化。AEM电解水技术处于千瓦级的发展阶段,在全球范围内,一些研究组织/机构正在积***力于AEM水电解槽的开发,为了扩大这项技术的商业应用,仍然需要一些创新与改进。通过直接电解纯水,可以产生高纯度的氢气。菏泽小型电解水制氢技术
灰氢是指通过化石燃料(如煤炭、石油、天然气等)燃烧或重整制取的氢气。在生产过程中,会释放大量的二氧化碳,因此被称为“灰氢”。这种制氢方式成本较低,但对环境影响较大,是目前全球主要的氢气生产方式。蓝氢是在灰氢的基础上,应用碳捕集与封存技术(CCUS),将生产过程中产生的二氧化碳捕获并封存,从而减少碳排放。虽然蓝氢的碳排放强度相对较低,但由于需要额外的碳捕集和封存技术,其生产成本较高。绿氢目前没有统一定义,国内俗称的绿氢就是可再生氢,即通过使用可再生能源(例如太阳能、风能、核能等非化石能源)制造的氢气。现阶段电解水是主要的将这些外部能源吸收并生产出氢气的方式,力争实现零碳排放。PEM电解水制氢设备公司氢能还可替代焦炭用于冶金工业,降低建筑采暖的碳排放。
新兴电解水制氢技术海水电解制氢:可直接利用海洋资源,但面临高盐度、腐蚀性等挑战。未来应开发抗腐蚀催化剂、适用的交换膜,改进电极结构和电解槽装置。耦合制氢:通过小分子氧化与析氢反应耦合,降**氢能耗,提高能量效率。未来需深入探究耦合机制,开发经济环保的技术并集成到可再生能源系统。研究总结与展望电解水制氢技术取得一定进展,但仍面临诸多挑战。未来应提升催化剂性能、降低能耗、研制新型设备,以适应可再生能源并网和清洁能源储存需求,在能源转型中发挥重要作用。
制氢项目的成本问题始终是个绕不过的话题,电费成本占氢气成本的70-80%,电费成本高限制了各类制氢项目的进展,即便搭配可再生能源电力,也会因为其间歇性的特点配套相关的储能,增加成本。不管是氢制氨/甲醇/其他,还是可再生能源制氢用于各类应用场景,项目目前还没有特别好的投资回报率,目前大多数的项目都是绑定着风光资源在进行项目的运作,而电网的接入及电网的承载能力又是一大挑战。但在这个过程中,由于竞争无比激烈、投入产出比太差的阴影始终笼罩在制氢设备厂家的头顶,部分企业不再投入资金,部分企业直接退出生产制造,部分企业直接放弃了氢能的征程。随着氢燃料电池技术的突破,市场对氢的需求逐渐增长。
目前工业界主流碱性电解槽3000A/m2对应的小室槽压为1.85V左右,少数新锐产品能达到6000A/m2@1.85V。但是,需要着重提醒的是,虽然大量学术论文中达到了很好的技术指标,但是测试的方法却达不到工业标准。“工欲善其事必先利其器”,为了快速获得与工业场景对标的有效数据,就需要在工业标准的复合隔膜碱性电解槽上进行测试。采用工业标准的硬件和方法来测试催化电极,以国内学术界在电解水制氢领域内的规模和实力,研发潜力将被快速激发和释放,对国内碱性电解槽行业带来性的贡献。绿氢将替代煤成为主要的原料来源。沧州电解水
绿氢可在钢铁生产中替代目前常用的焦炭作为还原剂。菏泽小型电解水制氢技术
未来,绿氢有望成为主力氢源,而电解水制氢则是绿氢的主要制取手段。电解水制氢赛道从政策、需求、供给端等角度定性定量看,发展要素是初步具备的。但2024H1电解槽中标约523MW,以示范项目+碱性槽为主,较2023A的597MW,并未增长,甚至小幅下降。尽管市场发展不及预期,但卡点明确。进一步分析,现阶段,安全的风光耦合、绿氢消纳能力的不足,是制氢端招标节奏放慢的两大重要原因。行业需要时间,顺应趋势,尤其对于投资机构,横向关注碱性槽、PEM槽与AEM槽的商业化进展,纵向留意相应零部件迭代的投资机会,以缓解当前市场痛点,推动电解水制氢赛道的真实繁荣。菏泽小型电解水制氢技术