強堿性溶液作為電解液生產(chǎn)氫氣的工藝在20世紀(jì)中期被工業(yè)化,。雖然其成本相對較低,但許多研究發(fā)現(xiàn),,使用堿性溶液作為電解質(zhì)的過程消耗大量淡水資源,,堿液易流失和腐蝕、能耗高,,與可再生能源發(fā)電的適配性較差,。新興的堿性AEM技術(shù)因其高效、低成本的優(yōu)勢作為下一代堿性電解技術(shù)的發(fā)展方向而受到關(guān)注,。它可以實現(xiàn)比PEM技術(shù)和SOEC技術(shù)同等甚至更高的電解效率,,并降低了整體成本。然而,,目前的陰離子交換膜有一定局限性,,未來AEM技術(shù)的突破點可能是開發(fā)高穩(wěn)定、長壽命的陰離子交換膜,。目前,,國內(nèi)外對堿性溶液作為電解質(zhì)技術(shù)的研究主要集中在尋找耐腐蝕的膜電極材料和合適的催化劑上。在電解水制氫設(shè)備的選擇上,,需要根據(jù)實際需求和使用場景進(jìn)行選擇,。東營國內(nèi)電解水
電解水制氫就是利用電力將水分解成氫氣和氧氣的化學(xué)反應(yīng)過程。電解水的反應(yīng)公式為:2H2O→2H2+O2,,反應(yīng)需要利用電流作為驅(qū)動力,。具體來說,將兩根電極插入水中,,通電時,,陰陽極上分別析出氫氣和氧氣,,隨后通過氣體分離器分離收集。電解槽是實現(xiàn)電解水制氫的設(shè)備,,它可以將直流電通過電極分解電解質(zhì)溶液,,并將電解產(chǎn)物分離出來。電解槽的類型多樣,,常用的有對流式電解槽,、膜法電解槽等。電源是電解水制氫的重要組成部分,,需要提供足夠的電流和電壓以保證反應(yīng)能夠正常進(jìn)行,。一般采用直流電源,其電壓和電流的大小取決于電解槽的大小和反應(yīng)條件,。興安盟本地電解水制氫設(shè)備企業(yè)常見的電解水制氫設(shè)備包括堿性電解水制氫設(shè)備,、酸性電解水制氫設(shè)備和固體氧化物電解水制氫設(shè)備。
從目前國內(nèi)外綠氫產(chǎn)能和項目分布來看,,我國綠氫產(chǎn)業(yè)處于快速起步階段,,光伏制氫的裝機和應(yīng)用規(guī)模在近幾年集中爆發(fā),正在運行的電解槽制氫系統(tǒng)多為全新產(chǎn)品或處于設(shè)計壽命期內(nèi),,尚未出現(xiàn)大批量的性能衰減故障或退役等可靠性問題,。因此目前國內(nèi)廠商主要關(guān)注制氫系統(tǒng)的能耗、成本等產(chǎn)品參數(shù),,電解槽及系統(tǒng)的性能退化與可靠性等方面尚未引起普遍重視,。國產(chǎn)制氫系統(tǒng)的一些關(guān)鍵零部件,尤其是電解槽隔膜和電極的產(chǎn)能和技術(shù)主要來自進(jìn)口,,由于材料和技術(shù)受限,,多數(shù)中小型制氫系統(tǒng)廠商缺乏關(guān)鍵材料和零部件的檢驗檢測能力,一些大型企業(yè)雖然具備一定的測試能力,,從行業(yè)整體來看仍處于初級階段,,并且新老技術(shù)上存在嚴(yán)重脫節(jié)。
理論分解電壓:不計任何損耗,,只考慮水的自由能變化(電功),,該電壓用于克服電解產(chǎn)生的可逆電動勢電解水的理論分解電壓是1.23V。不過在實際操作中,,由于電極極化,、溶液電阻等因素,實際分解電壓往往大于理論分解電壓,。實際分解電壓:一般在1.8-2.0V左右,。超電壓:電流通過電極時產(chǎn)生極化現(xiàn)象,使電極電位偏離平衡值,,此偏離值即為超電壓,。產(chǎn)生原因:(1)濃差極化:電極過程某些步驟遲緩,,使電極表面附近的反應(yīng)物離子濃度低于電解液中的濃度,電極電位偏離平衡電位,。高電流密度下容易出現(xiàn),,但實際電解溫度較高且循環(huán),所以可忽略不計,。(2)活化極化:參加電極反應(yīng)的某些粒子缺少活化能來完成電子轉(zhuǎn)移,,使陽極上氧化反應(yīng)難以釋放電子,陰極上還原反應(yīng)難以吸收電子,,電極電位偏離平衡電位,。低電流密度下容易出現(xiàn)。PEM電解堆與燃料電池電堆存在極大相似性,,大部分PEM電解堆研發(fā)工程師也一般具有燃料電池電堆開發(fā)經(jīng)驗,。
“需要注意的是,,制氫并不是新興技術(shù),,在化工領(lǐng)域的制氫應(yīng)用由來已久且技術(shù)并不難。但目前,,新能源發(fā)電行業(yè)快速規(guī)?;l(fā)展,帶動整個綠氫行業(yè)新場景,、新需求陸續(xù)出現(xiàn),。”海德氫能源(江蘇)科技有限公司副總經(jīng)理胡駿明對《中國能源報》記者表示,,如綠電制氫的出現(xiàn)對制氫技術(shù)提出更高要求,。“目前,,制氫項目規(guī)模持續(xù)擴大,,兆瓦級甚至吉瓦級的項目未來也會越來越多,單槽制氫規(guī)模需求及制氫效率要求提升,?!焙E明指出,另外,,綠電設(shè)備對綠電間歇性,、波動性的靈活適應(yīng)能力更為重要,同時也對系統(tǒng)的可靠性和易維護(hù)性有更高要求,。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(yīng)用范圍受到一定限制,。烏蘭察布小型電解水制氫設(shè)備價格
傳統(tǒng)的堿性電解槽制氫,,主要是以氫氧化鉀為電解質(zhì)。東營國內(nèi)電解水
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(dǎo)電性,。一般而言,濃度越高,,離子數(shù)量越多,,導(dǎo)電性越好,電阻越小,,電壓損耗也會相應(yīng)降低,。但是過高的濃度可能會導(dǎo)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(dāng)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(jié)構(gòu)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,。東營國內(nèi)電解水