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。電解水制氫的原理非常簡單,就是水在電解槽中發(fā)生電解反應,產(chǎn)生氫氣和氧氣。青島工業(yè)電解水制氫設備
電解的本質(zhì):電能推動電解質(zhì)溶液中的水分子在電極上發(fā)生電化學反應,生成氫氣與氧氣。理論電量:根據(jù)法拉第定律,電極反應產(chǎn)物的質(zhì)量與通入的電量成正比,制取1Nm3氫氣和0.5Nm3氧氣需要的電量為2390Ah,即1mol氫和0.5mol氧的理論電量為53.6Ah。電壓要求:要進行電解,必須在一對電極上加上一定的直流電壓,使電流流過電解槽。U=E+IR+ηH+ηO(操作電壓=水的理論分解電壓+電解電流x電解總電阻+氫超電壓+氧超電壓)??傠娮桦妷篒R(歐姆損失)由V液、V隔、V極、V接共同組成,當電解材料良好時,操作正常時,后3項影響很小,所以,操作電壓主要包括理論分解電壓、超電壓和電解液電壓損失。極間電壓或小室電壓,一般為1.8~2.5V。烏蘭察布國內(nèi)電解水制氫設備銷售電解水制氫的方法包括堿性電解水、質(zhì)子交換膜電解水和固體氧化物電解水等。
現(xiàn)在世界上每年消耗的氫氣在5000萬噸左右,其中96%來自化石能源,*4%來自電解水,而且所用的電也并非全部來自可再生能源。綠氫是統(tǒng)籌解決全球氣候變化、能源安全與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要措施,伴隨著以綠色低碳為特征的能源產(chǎn)業(yè)和技術變革在世界范圍內(nèi)興起,綠氫發(fā)展將不斷加速。發(fā)展綠色氫能也是促進我國實現(xiàn)“雙碳”目標,加快我國發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型的強勁動力。主要表現(xiàn)在:能源維度:利用本土可再生能源制氫,降低化石能源進口依賴,優(yōu)化能源結構,提升能源自給與穩(wěn)定性。環(huán)境層面:助力各行業(yè)脫碳,尤其助力高排放行業(yè)達成碳中和,減少污染排放,改善大氣質(zhì)量。經(jīng)濟領域:催生產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)新興產(chǎn)業(yè),推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)低碳升級,創(chuàng)造大量就業(yè)崗位,促進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。技術方面:激發(fā)多領域技術創(chuàng)新,增強自主創(chuàng)新力,利于國際合作交流,提升國際能源領域話語權。
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。PEM電解槽由質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴散層和雙極板等零部件組裝而成。
AEM電解池是組成AEM電解系統(tǒng)的基本單位,多個AEM電解池一起組成了AEM電解模塊。大量的AEM電解模塊和多個輔助系統(tǒng)一起構成了AEM電解水系統(tǒng)。AEM電解模塊與PEM電解槽結構類似,其輔助系統(tǒng)包括氧氣處理和干燥系統(tǒng)、水箱、水處理凈化系統(tǒng)和交流直流轉(zhuǎn)換器等設備。陰離子交換膜AEM電解池的關鍵組成部分為陰離子交換膜組,由有機陽離子聚合物骨架和共價附著在骨架上的陽離子組成。陰極材料、陽極材料和陰離子交換膜是AEM電解池的,直接影響著AEM電解池的工作效率和設備壽命。水電解制氫的效率取決于所需的電壓和實際消耗的電能。內(nèi)蒙古電解水
目前工業(yè)上多選擇在堿性環(huán)境中進行電解水反應。青島工業(yè)電解水制氫設備
三種制氫路線:“成本”短期制約,“可持續(xù)”長期。氫氣制備方式主要包括化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)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(xù)的“路線”,但目前成本仍是制約其普及的瓶頸因素,其規(guī)?;瘧眯枰a(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)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(xù)風光發(fā)電LCOE下降、電解槽量產(chǎn)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(yè)副產(chǎn)氫甚至煤制氫,實現(xiàn)經(jīng)濟性。青島工業(yè)電解水制氫設備