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。工業(yè)是目前氫氣消費量領域,也是未來綠氫規(guī)模化應用的重點領域。新鄉(xiāng)國內(nèi)電解水制氫技術
根據(jù)《全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》顯示,氫能源在2022年作為能源消耗占比不足1%,預測到2050年氫能在全球能源總需求中占比將達到10%以上,并帶動起十萬億規(guī)模的氫能源產(chǎn)業(yè)鏈。由此可看出,氫氣的制取在未來肯定是一個新興且充滿希望的行業(yè)。我們根據(jù)氫氣的生產(chǎn)及碳排放情況,可將氫氣分為:灰氫、藍氫、綠氫?;覛渲傅氖牵菏褂没剂现迫錃?,并對釋放的二氧化碳不做任何處理;藍氫指的是:將天然氣重整,并在生產(chǎn)過程中利用碳捕捉、利用、儲存等先進技術,減少溫室氣體的排放;綠氫指的是:通過使用可再生能源(如太陽能、風能、核能等)制備的氫氣,在綠氫的生產(chǎn)過程中,是完全沒有碳排放的。棗莊PEM電解水綠氫在制備過程中可以實現(xiàn)零碳排放量,因此也被稱為綠色能源。
綠氫制取技術包括利用風電、水電、太陽能等可再生能源電解水制氫、太陽能光解水制氫及生物質(zhì)制氫,其中可再生能源電解水制氫是應用**廣、技術**成熟的方式。電解水制氫,即通過電能將水分解為氫氣與氧氣的過程,該技術可以采用可再生能源電力,不會產(chǎn)生CO2和其他有毒有害物質(zhì)的排放,從而獲得真正意義上的“綠氫”。電解水制氫原料為水、過程無污染、理論轉化效率高、獲得的氫氣純度高,但該制氫方式需要消耗大量的電能,其中電價占總氫氣成本的60%~80%。
電解液的電阻受多種因素的影響。首先是電解液的種類和濃度。例如,在堿性電解液中,氫氧化鉀(KOH)濃度的變化會改變電解液的導電性。一般而言,濃度越高,離子數(shù)量越多,導電性越好,電阻越小,電壓損耗也會相應降低。但是過高的濃度可能會導致其他問題,如腐蝕電極等。其次是溫度。溫度升高,電解液中離子的運動速度加快,離子遷移率增加,使得電解液的電阻減小。例如,當溫度從20℃升高到80℃時,氫氧化鉀電解液的電阻會降低,從而減少電壓損耗。另外,電解池的幾何結構也會影響電壓損耗。電極間距越大,離子傳輸?shù)木嚯x越長,電解液的電阻就越大,電壓損耗也就越大。同時,電解池的形狀、電極的大小和排列方式等也會對電解液的電阻產(chǎn)生一定的影響。水電解制氫的效率取決于所需的電壓和實際消耗的電能。
電解水制氫,即通過電能將水分解為氫氣與氧氣的過程,該技術可以采用可再生能源電力,不會產(chǎn)生CO2和其他有毒有害物質(zhì)的排放,從而獲得真正意義上的“綠氫”。電解水制氫原料為水、過程無污染、理論轉化效率高、獲得的氫氣純度高,但該制氫方式需要消耗大量的電能,其中電價占總氫氣成本的60%~80%。堿性電解水制氫技術已有數(shù)十年的應用經(jīng)驗,在20世紀中期就實現(xiàn)了工業(yè)化,商業(yè)成熟度高,運行經(jīng)驗豐富,國內(nèi)一些關鍵設備主要性能指標均接近于國際先進水平,單槽電解制氫量大,易適用于電網(wǎng)電解制氫。但是,該技術使用的電解質(zhì)是強堿,具有腐蝕性且石棉隔膜不環(huán)保,具有一定的危害性?!半S著全球綠氫認證的不斷推進,可再生能源電力制氫的應用規(guī)模和范圍將逐步增加。電解水制氫設備公司張家口
氫能在非道路運輸領域的應用也在不斷推廣。新鄉(xiāng)國內(nèi)電解水制氫技術
氫氣,這一無碳綠色新能源,憑借其環(huán)保安全、高能量密度、高轉化效率、豐富儲量以及適用性等特點,在應對環(huán)境危機和構建清潔低碳能源體系中扮演著至關重要的角色。隨著化石燃料資源的日漸枯竭和能源價格的持續(xù)攀升,尋找廉價且儲量豐富的替代能源制氫已成為當務之急。展望未來,生物能、太陽能、風能等可再生能源制氫在21世紀將逐漸嶄露頭角,但就目前而言,從天然氣、甲醇、水等資源中制氫的技術仍相當有競爭力。值得注意的是,煤制氫因對環(huán)境和大氣造成嚴重污染而不被本項目考慮,因此不在討論之列。在選擇國內(nèi)制氫原料路線時,必須綜合考慮原料資源的可獲得性和成本因素。天然氣制氫工藝雖復雜但技術成熟,甲醇制氫流程簡潔且設備常見,而水電解制氫則操作簡便至可實現(xiàn)全自動無人值守。在制氫純度方面,天然氣和甲醇制氫可達到999%,而水電解制氫在純度更高時可達9999%。同時,不同制氫方式對場地條件也有不同要求,例如天然氣制氫需考慮管道或槽車供應的便捷性,甲醇制氫則原料充足、運輸儲存方便,而水電解制氫的場地條件更為寬松。新鄉(xiāng)國內(nèi)電解水制氫技術