三種制氫路線:“成本”短期制約,“可持續”長期。氫氣制備方式主要包括化石燃料制氫、工業副產氫和電解水制氫三類。其中電解水制氫是利用水的電解反應制備氫氣的技術,可再生電力制氫稱為“綠氫”,是零碳排、可持續的“路線”,但目前成本仍是制約其普及的瓶頸因素,其規模化應用需要產業鏈各環節推動降本。影響單位制氫成本的主要因素包括電價、單位電耗、設備單價、運行壽命等因素。隨著后續風光發電LCOE下降、電解槽量產降本、效率提升和壽命增加,電解水制氫成本有望逐步接近工業副產氫甚至煤制氫,實現經濟性。但是由于電解過程效率不高,能耗較大,并且需要消耗大量的水資源,因此應用范圍受到一定限制。河南pem電解水制氫壓力
堿性電解水技術比較大的缺點在于工作電流密度較低、電解槽效率不高、占地面積大。特別在冬季,設備需要經過較長時間預熱,啟動時間大概需要2 h。不過堿性電解水電解槽、隔膜等設備、材料的加工、制備工藝在我國已經基本成熟,產業鏈相對完善,是目前在我國**適合規模化的技術路線。通過調研了解,目前國內比較大單槽制氫規模已經達到 3000 Nm3/h,電解槽直流電耗比較低可以達到4.2 kW·h/Nm3。其原理為在兩個電極之間施以直流電,并用隔膜將陰陽兩極分離開來,在陰極水分子被還原,生成氫氣和氫氧根離子,生成的氫氧根離子穿過隔膜到達陽極,在陽極側失電子析氧,生成氧氣和水。洛陽專業電解水制氫設備公司電解水制氫設備在未來的能源領域中擁有重要的應用前景。
甲醇與水在一定的溫度和壓力下,通過催化劑的作用,發生催化裂解反應和一氧化碳變換反應,終產生氫氣與二氧化碳的混合氣體。這個反應系統相當復雜,涉及多個組分和反應。主要反應包括甲醇的加水裂解,生成一氧化碳和氫氣,以及一氧化碳與水反應生成二氧化碳和氫氣。經過換熱、冷凝和分離后,可以得到氫含量約為74%、二氧化碳含量約為5%以及一氧化碳含量約為5%的轉化氣。甲醇的單程轉化率高達95%以上,未反應的原料則循環使用。隨后,轉化氣通過變壓吸附裝置進行分離提純,從而獲得高純度的氫氣。PSA變壓吸附工藝是氫氣分離的重要方法。它利用氣體組份在吸附床中的吸附特性差異,實現氫氣的分離提純。在固定吸附床中,通過充填吸附劑,含氫混合氣體在特定壓力下進入吸附床。由于不同組份的吸附特性不同,它們會在吸附床的不同位置形成吸附富集區。強吸附組份(如二氧化碳)會富集在吸附床的入口端,而弱吸附組份(如氫氣)則會富集在出口端。通過這種方式,可以實現氫氣的有效分離提純。PSA變壓吸附技術能夠制取出純度高達99%~999%的氫氣。
電解質一般為30%質量濃度的KOH溶液或者26%質量濃度的NaOH溶液。堿性電解水制氫系統主要包括堿性電解槽主體和輔助系統(BOP)。堿性電解槽主體由端壓板、密封墊、極板、電板、隔膜等零部件組裝而成,電解槽包括數十甚至上百個電解小室,由螺桿和端板把這些電解小室壓在一起形成圓柱狀或正方形,每個電解小室以相鄰的2個極板為分界,包括正負雙極板、陽極電極、隔膜、密封墊圈、陰極電極6個部分。堿性電解槽主要成本構成為:電解電堆組件45%和系統輔機55%;電解槽成本中55%是膜片及膜組件。接近 75%的綠氫項目坐落于三北地區,約 80%的項目采用堿性電解水制氫技術。
新興電解水制氫技術海水電解制氫:可直接利用海洋資源,但面臨高鹽度、腐蝕性等挑戰。未來應開發抗腐蝕催化劑、適用的交換膜,改進電極結構和電解槽裝置。耦合制氫:通過小分子氧化與析氫反應耦合,降**氫能耗,提高能量效率。未來需深入探究耦合機制,開發經濟環保的技術并集成到可再生能源系統。研究總結與展望電解水制氫技術取得一定進展,但仍面臨諸多挑戰。未來應提升催化劑性能、降低能耗、研制新型設備,以適應可再生能源并網和清潔能源儲存需求,在能源轉型中發揮重要作用。PEM水電解技術被譽為制氫領域極具發展前景的水電解制氫技術之一。唐山工業電解水制氫設備銷售
電解水制氫系統的性能指標主要包括制氫效率、氫氣純度、能耗以及設備壽命等。河南pem電解水制氫壓力
未來,隨著各國補助力度加大與更多大型項目落地,國際電解水制氫產能或將繼續成番增長。一方面,海外有較多大型規劃綠氫項目儲備,全球經過投資決議的萬噸級電解水制氫項目已有近50項;另一方面,全球尤其歐洲各國對綠氫生產的補貼資金逐漸到位,疊加航運、化工等領域對零碳燃料與零碳原料的需求增長,或會推動2024年多項萬噸級項目落地開工。結合各國項目規劃、補貼進展、碳市場等多方面預測,樂觀情境下,到2025年底全球(含中國)綠氫累計產能或將增長至約140萬噸/年,到2030年底全球(含中國)綠氫累計產能或將增長至約1600萬噸/年。河南pem電解水制氫壓力