電解水制氫系統(tǒng)涵蓋了多個關鍵組件,包括電解槽、電源系統(tǒng)、氣體分離與純化模塊、冷卻體系以及控制系統(tǒng)等。其中,電解槽作為系統(tǒng)的**,其功能在于將水高效地電解為氫氣和氧氣。2、電源系統(tǒng):負責為電解反應提供必需的直流電源。3、氣體分離與純化系統(tǒng):該系統(tǒng)主要負責將電解過程中產(chǎn)生的氫氣和氧氣進行有效分離,并進一步對氫氣進行純化處理,以滿足各種特定的使用需求。4、冷卻系統(tǒng):該系統(tǒng)負責監(jiān)控并控制電解槽及其相關設備的溫度,以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。5、控制系統(tǒng):該系統(tǒng)對整個電解過程進行實時監(jiān)控和精確調(diào)節(jié),從而確保電解的穩(wěn)定性和安全性。水電解制氫有不同的類型,主要根據(jù)使用的電解質(zhì)和傳導的離子種類來區(qū)分。烏海小型電解水制氫設備廠家
陽離子/質(zhì)子交換膜水電解技術(PEM)該技術是指使用質(zhì)子(陽離子)交換膜作為固體電解質(zhì)替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質(zhì)(30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液),并使用純水作為電解水制氫原料的制氫過程。和堿性電解水制氫技術相比,PEM電解水制氫技術具有電流密度大、氫氣純度高、響應速度快等優(yōu)點,并且,PEM電解水制氫技術工作效率更高,易于與可再生能源消納相結合,是目前電解水制氫的理想方案。但是由于PEM電解槽需要在強酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運行,因此設備需要使用含貴金屬(鉑、銥)的電催化劑和特殊膜材料,導致成本過高,使用壽命也不如堿性電解水制氫技術。焦作pem電解水制氫進展氫能還可替代焦炭用于冶金工業(yè),降低建筑采暖的碳排放。
電解水制氫:電解水制氫中,電耗和折舊構成其主要成本。估算基準情形下堿性和PEM電解水制氫單位成本分別為21.85和25.29元/kg,電耗成本分別占總成本的86%和70%。從產(chǎn)能布局來看,中國和歐洲企業(yè)產(chǎn)能規(guī)模,主要參與者積極擴產(chǎn)。從出貨規(guī)模來看,考克利爾競立、派瑞氫能和隆基氫能居國內(nèi)企業(yè)梯隊。GGII統(tǒng)計,2022年我國電解水制氫設備出貨量722MW(含出口同比增長106%??伎死麪柛偭⒊鲐?30MW,排名維持。目前全球氫氣生產(chǎn)以化石燃料制氫為主,清潔制氫存在替代空間。未來清潔制氫方案將成為主要增量,電解水制氫產(chǎn)量將從2021年的不到4萬噸大幅增長至6170萬噸;耦合CCUS的化石燃料制氫產(chǎn)量將從2021年的60萬噸增長至3300萬噸,清潔制氫方案將成為主流。
陰離子交換膜電解水技術(AEM)AEM是較為新興的電解水制氫技術,尚處于研發(fā)階段。備受關注的原因是其采用陰離子交換膜作為電解質(zhì),將ALK的低成本和PEM簡單、高效的優(yōu)點相融合?,F(xiàn)階段的研究重點陰離子交換膜材料開發(fā)和機理研究,主要以國外大學,國家實驗室等科研機構主導(如NortheasternUniversity,LosAlamos,UniversityOregon,GeorgiaTech等)。其與PEM的根本區(qū)別在于將膜的交換離子由質(zhì)子換為氫氧根離子。氫氧根離子的相對分子質(zhì)量是質(zhì)子的17倍,這使得其遷移速度比質(zhì)子慢得多。AEM的優(yōu)勢是不存在金屬陽離子,不會產(chǎn)生碳酸鹽沉淀堵塞制氫系統(tǒng)。AEM中使用的電極和催化劑是鎳、鈷、鐵等非貴金屬材料,且產(chǎn)氫的純度高、氣密性好、系統(tǒng)響應快速,與目前可再生能源發(fā)電的特性十分匹配。但AEM膜的機械穩(wěn)定性不高,AEM中電極結構和催化劑動力學需要優(yōu)化。AEM電解水技術處于千瓦級的發(fā)展階段,在全球范圍內(nèi),一些研究組織/機構正在積***力于AEM水電解槽的開發(fā),為了擴大這項技術的商業(yè)應用,仍然需要一些創(chuàng)新與改進。PEM電解水制氫技術被公認為一種極具發(fā)展?jié)摿Φ木G色制氫方法。
未來,綠氫有望成為主力氫源,而電解水制氫則是綠氫的主要制取手段。電解水制氫賽道從政策、需求、供給端等角度定性定量看,發(fā)展要素是初步具備的。但2024H1電解槽中標約523MW,以示范項目+堿性槽為主,較2023A的597MW,并未增長,甚至小幅下降。盡管市場發(fā)展不及預期,但卡點明確。進一步分析,現(xiàn)階段,安全的風光耦合、綠氫消納能力的不足,是制氫端招標節(jié)奏放慢的兩大重要原因。行業(yè)需要時間,順應趨勢,尤其對于投資機構,橫向關注堿性槽、PEM槽與AEM槽的商業(yè)化進展,縱向留意相應零部件迭代的投資機會,以緩解當前市場痛點,推動電解水制氫賽道的真實繁榮。工業(yè)是目前氫氣消費量領域,也是未來綠氫規(guī)?;瘧玫闹攸c領域。承德PEM電解水制氫技術
家庭熱電聯(lián)供和工業(yè)應用領域?qū)Φ吞細涞男枨笠苍诓粩嘣鲩L。烏海小型電解水制氫設備廠家
在電解水制氫時,水發(fā)生電化學反應,在陰極產(chǎn)生氫氣,在陽極產(chǎn)生氧氣。純水作為電解質(zhì)時,為弱電解質(zhì),電離程度低,且導電能力較差,因此往往會在水溶液中加入容易電離的電解質(zhì)用于增加電解液的導電性。堿性電解質(zhì)制氫的效果較好,不會腐蝕電極和電解池中的設備,通常采用濃度為20%~30%的KOH或者NaOH溶液作為電解質(zhì),并且通常用鍍鎳鋼板或者鎳銅鐵作為陽極催化劑,鍍有鎳或者鎳鈷合金的鋼材則作為陰極催化劑,運行時,施加的電壓一般在1.9 V到2.6 V之間。烏海小型電解水制氫設備廠家