我国的电解水制氢技术起源于苏联设备,对其商业应用需追溯到 19 世纪 90 年代。国内大规模的电解水制氢技术以碱水电解制氢为主,该种设备技术流程简单,操作方便,各项技术指标接近国际水准。碱性水电解通常采用 KOH 作为电解液,电解质的质量浓度一般为 20%-30%以保证电解液具有较高的电导率,并且电解槽需要强制对流。较高的电解槽温度有利于降低电极反应的过电位和溶液的电阻,但会加剧材料的腐蚀。故电解槽的温度应综合考虑以上两个方面,当前,工业化碱性水电解槽一般在 85℃~95℃下运行。电解槽内的压力也会对整个水电解过程产生影响。通过加压可以减少电解槽内气体体积,使气体停滞时间缩短,从而提高电解槽内电解液的电导率,当前工业化碱性电解槽工作压力在 3.2MPa 以内。同时高压设备无需使用费用较高的氢气压缩机,能够减少启动成本,近一些高压设备已经开始得到发展。其优点是运行稳定、可靠性高、处理量大,同时不需要消耗大量水资源,并且节能环保。内蒙古本地电解水制氢设备厂家排名
从目前国内外主流的碱性电解槽生产厂家对外公布的产品参数来分析,大部分设备制造商的制氢装备出口压力为 1.4MPa-1.6MPa 范围,其中部分厂家也逐步提高碱性电解槽装备出口制氢压力,比较高可达 3.2MPa。制氢装备出口压力呈现逐步提高的趋势,究其原因主要是氢气的下游应用厂家的接入压力较高。例如合成氨反应压力约为 13.5MPa-15MPa、甲醇反应器压力约为 4.5MPa-6MPa、加氢站输入压力为≥5MPa,氢气下游实际应用压力会有提高,而制氢装备出口压力至氢气场景接入之间就存在一个氢气压差,就需要配置氢气压缩机,氢气压缩机根据流量、压缩比、温度、类型等因素影响,就会投入不同的氢气压缩成本,提升氢气从制氢到用氢的单位氢气成本价格。锡林郭勒小型电解水制氢技术国内生产的PEM电解槽单槽制氢规模大约在200 Nm3/h,国外生产的PEM电解槽单槽制氢规模可以达到500Nm3/h。
电解水制氢是一种利用电将水分子分解为氢气和氧气的绿色高效制氢技术。电解水制氢的技术有很多,如碱性水电解、质子交换膜、高温固体氧化物和阴离子交换膜电解等。电解水制氢纯度高,能作为储能载体储存富余可再生能源。电解水制氢的整个过程只消耗水和电,不消耗其他化石资源。工艺简单,操作方便,无碳产品,清洁无污染。设备占地面积小,多台设备可同时生产,操作灵活。但同时,电解水制氢也是一种昂贵的制氢技术。生产氢气的主要功耗约为4.5~5.5 kW h m⁻³。
在双碳目标驱动下,中国电解水制氢产业发展迅速,产业链端入局企业在迅速增加,应用端在逐步突破。中国布局电解水制氢的企业数量快速增加,据统计,电解槽装备企业数量已超百家,产业链相关企业已超二百家。自2021年至今,国内已有接近40款碱性电解槽产品发布。中国已有超过百个在建和规划中的电解水制氢项目,涵盖了石油炼化、化工合成、钢铁冶炼和交通等多个领域。接近75%的绿氢项目坐落于三北地区,约80%的项目采用碱性电解水制氢技术。绿氢产业将在资源禀赋相对较好、应用场景比较丰富的区域率先发展。
强碱性溶液作为电解液生产氢气的工艺在20世纪中期被工业化。虽然其成本相对较低,但许多研究发现,使用碱性溶液作为电解质的过程消耗大量淡水资源,碱液易流失和腐蚀、能耗高,与可再生能源发电的适配性较差。新兴的碱性AEM技术因其高效、低成本的优势作为下一代碱性电解技术的发展方向而受到关注。它可以实现比PEM技术和SOEC技术同等甚至更高的电解效率,并降低了整体成本。然而,目前的阴离子交换膜有一定局限性,未来AEM技术的突破点可能是开发高稳定、长寿命的阴离子交换膜。目前,国内外对碱性溶液作为电解质技术的研究主要集中在寻找耐腐蚀的膜电极材料和合适的催化剂上。电解水制氢的基本原理是在直流电的作用下,水分子在电解槽中被分解成氢离子和氢氧根离子。呼和浩特国内电解水制氢设备价格
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。内蒙古本地电解水制氢设备厂家排名
风能是一种很有前途的可再生能源,它能减少温室气体排放和对化石燃料的依赖。然而,作为一种天然能源,速率可变和不稳定性是风能的固有性质。可变和不稳定是由于不同天气条件引起的随机变化。风力发电每天都在变化,也被认为是高度间歇性的,因为它的输出取决于风速、大气条件和其他因素,这种间歇性对电网运营商确定给定时刻的可用电量提出了挑战。对于风能的不稳定性,可以采用一种可再生能源的组合系统,即太阳能、风能、潮汐等多种能源的协同组合。该组合系统一般能产生更可靠的电力,且优于系统,提高了效率和可靠性。例如,风能和太阳能的协同效应可以较好地缓解风能和太阳能各自发电的不稳定性。未来需要开发出更多更优的组合可再生能源系统。内蒙古本地电解水制氢设备厂家排名