现在世界上每年消耗的氢气在5000万吨左右,其中96%来自化石能源,*4%来自电解水,而且所用的电也并非全部来自可再生能源。绿氢是统筹解决全球气候变化、能源安全与传统产业转型升级的重要措施,伴随着以绿色低碳为特征的能源产业和技术变革在世界范围内兴起,绿氢发展将不断加速。发展绿色氢能也是促进我国实现“双碳”目标,加快我国发展方式绿色转型的强劲动力。主要表现在:能源维度:利用本土可再生能源制氢,降低化石能源进口依赖,优化能源结构,提升能源自给与稳定性。环境层面:助力各行业脱碳,尤其助力高排放行业达成碳中和,减少污染排放,改善大气质量。经济领域:催生产业链各环节新兴产业,推动传统产业低碳升级,创造大量就业岗位,促进区域协调发展。技术方面:激发多领域技术创新,增强自主创新力,利于国际合作交流,提升国际能源领域话语权。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。邢台国内电解水制氢设备企业
我国的氢能产业规划的相关文件是相对较保守的数据,因为根据目前的一些项目规划来看,国内的电解水制氢市场的发展和规划文件来相比有较大差距。氢能联盟的100GW目标是实现碳中和的重要前提,以此来分析,可以看出:目前国内已有的电解水制氢设备总计产能在1GW左右;到2023年预计有2GW左右的产能;到2025年预计有10GW的产能;到2030年预计有100GW的产能。如果在此基础上增加国内厂家出口到国外的一些数据,世界所有国家对国内电解水制氢设备的需求量还会有相应的增幅,预计2030年在130GW左右。鄂尔多斯本地电解水制氢设备常用的电解水制氢技术包括碱性电解水制氢、质子交换膜电解水制氢及固体氧化物电解水制氢三大类。
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%。
在直流电作用下,水分子在阴极发生还原反应,生成氢气和氢氧根离子(OH–),氢氧根离子在电场和氢氧侧浓度差的作用下穿过隔膜到达阳极,在阳极一侧发生析氧反应,生成氧气和水。电解槽装配时浸没在高浓度(20%~30%)的KOH 溶液中,此时离子电导率比较大,主要缺点是电解液具有腐蚀性,NaOH 和NaCl 溶液也可作电解液,但不常用。碱槽的电解池分成两个电极,电极将气密隔膜分开。由于隔膜的阻碍,氢气和氧气不会通过隔膜混合在一起,但是电解液却可以通过隔膜进入另一侧。制氢系统运行时,氢气和碱液的混合液以及氧气与碱液的混合液分别经过气水分离器,将气体和溶液分离,碱液回流至电解槽,氢气和氧气分别进入纯化装置提纯后进行收集。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。
水电解制氢是利用电能将水分解为氢气和氧气的过程,可以用下面的化学方程式表示:2H 2O ----->2H2 + O2水电解制氢需要一个电解槽,其中有两个电极(阳极和阴极),分别连接到电源的正负极。水在电解槽中充当电解质,可以传导电流。当通电时,水在阳极发生氧化反应,生成氧气和正电荷的氢离子(H +)。而在阴极发生还原反应,氢离子与负电荷的电子(e -)结合生成氢气。具体的反应如下:阳极反应:2H 2 O -----> O 2 + 4H + + 4e -阴极反应:4H + + 4e - 2H 2水电解制氢的效率取决于所需的电压和实际消耗的电能。理想情况下,水电解制氢只需要1.23 V的电压,这是水分解为氢气和氧气所需的**小热力学势差。但实际上,由于电极材料、电解质、温度、压力、反应动力学等因素的影响,水电解制氢需要更高的电压才能进行,一般在1.8~2.4 V之间。因此,水电解制氢的效率一般在50~80%之间。气液分离装置将电解产生的气体与电解液进行分离,得到粗氢。洛阳国内电解水制氢设备价格
电解水制氢是一个重要的工业应用,氢气可以用于工业脱碳和作为未来的能源载体。邢台国内电解水制氢设备企业
未来,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。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。邢台国内电解水制氢设备企业