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。家庭热电联供和工业应用领域对低碳氢的需求也在不断增长。甘肃国内电解水制氢设备价格
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。呼和浩特PEM电解水制氢设备销售通过直接电解纯水,可以产生高纯度的氢气。
阳离子/质子交换膜水电解技术(PEM)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。
氢能也是一种二次能源。目前,主流的制氢方式主要有化石燃料重整制氢、工业副产氢以及电解水制氢等。化石燃料重整制氢,是以天然气、煤炭等化石原料,通过蒸汽重整或者部分氧化重整等化学反应,从中提取氢气,是一种非常重要的制氢方式,但该生产过程中会伴生大量二氧化碳等温室气体排放,因此这种方式产出的氢称为“灰氢”;工业副产氢实际上是“变废为宝”,是将化工、钢铁等工业生产流程里产生的焦炉煤气、氯碱尾气等富含氢气的副产物,经过净化、提纯操作,将氢气分离提取出来,不过其产量受制于上游工业规模与工况。绿氢是利用可再生能源如风电、水电、太阳能等制取的氢气。
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。绿氢价格受电价、设备成本、运行成本、绿氢市场及政策等影响,目前与蓝氢相比仍不具优势。济宁PEM电解水制氢设备厂家
绿氢可在钢铁生产中替代目前常用的焦炭作为还原剂。甘肃国内电解水制氢设备价格
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。甘肃国内电解水制氢设备价格