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。氢气是一种轻而高活性的气体,具有很多科学用途。廊坊附近电解水制氢设备产量
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。巴彦淖尔小型电解水制氢设备产量在充满电解液的电解槽中通入直流电,水分子在电极上发生电化学反应,分解成氢气和氧气。
该技术是指使用质子(阳离子)交换膜作为固体电解质替代了碱性电解槽使用的隔膜和液态电解质(30%的氢氧化钾溶液或26%氢氧化钠溶液),并使用纯水作为电解水制氢原料的制氢过程。和碱性电解水制氢技术相比,PEM电解水制氢技术具有电流密度大、氢气纯度高、响应速度快等优点,并且,PEM电解水制氢技术工作效率更高,易于与可再生能源消纳相结合,是目前电解水制氢的理想方案。但是由于PEM电解槽需要在强酸性和高氧化性的工作环境下运行,因此设备需要使用含贵金属(铂、铱)的电催化剂和特殊膜材料,导致成本过高,使用寿命也不如碱性电解水制氢技术。
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。但该制氢方式需要消耗大量的电能,其中电价占总氢气成本的60%~80%。
电解质一般为30%质量浓度的KOH溶液或者26%质量浓度的NaOH溶液。碱性电解水制氢系统主要包括碱性电解槽主体和辅助系统(BOP)。碱性电解槽主体由端压板、密封垫、极板、电板、隔膜等零部件组装而成,电解槽包括数十甚至上百个电解小室,由螺杆和端板把这些电解小室压在一起形成圆柱状或正方形,每个电解小室以相邻的2个极板为分界,包括正负双极板、阳极电极、隔膜、密封垫圈、阴极电极6个部分。碱性电解槽主要成本构成为:电解电堆组件45%和系统辅机55%;电解槽成本中55%是膜片及膜组件。氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用很多的二次能。开封专业电解水制氢设备公司
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。廊坊附近电解水制氢设备产量
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。廊坊附近电解水制氢设备产量