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(yīng)制備氫氣的技術(shù),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?yīng)用需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)推動(dòng)降本。影響單位制氫成本的主要因素包括電價(jià),、單位電耗,、設(shè)備單價(jià)、運(yùn)行壽命等因素,。隨著后續(xù)風(fēng)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(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。由于PEM電解槽使用純水作為電解原料,,產(chǎn)生的氫氣中不會(huì)帶入堿霧,,有利于提升氫氣品質(zhì)。鄂爾多斯電解水制氫設(shè)備
堿性電解水技術(shù)比較大的缺點(diǎn)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(shè)備需要經(jīng)過較長時(shí)間預(yù)熱,,啟動(dòng)時(shí)間大概需要2 h。不過堿性電解水電解槽,、隔膜等設(shè)備,、材料的加工、制備工藝在我國已經(jīng)基本成熟,,產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)完善,,是目前在我國**適合規(guī)?;募夹g(shù)路線。通過調(diào)研了解,,目前國內(nèi)比較大單槽制氫規(guī)模已經(jīng)達(dá)到 3000 Nm3/h,,電解槽直流電耗比較低可以達(dá)到4.2 kW·h/Nm3。其原理為在兩個(gè)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(dá)陽極,在陽極側(cè)失電子析氧,,生成氧氣和水,。烏蘭察布專業(yè)電解水制氫設(shè)備企業(yè)壓縮制氫設(shè)備是一種通過物理過程令氫氣密度增加,從而實(shí)現(xiàn)純化的方法,。
灰氫是指通過化石燃料(如煤炭,、石油、天然氣等)燃燒或重整制取的氫氣,。在生產(chǎn)過程中,,會(huì)釋放大量的二氧化碳,因此被稱為“灰氫”,。這種制氫方式成本較低,,但對(duì)環(huán)境影響較大,是目前全球主要的氫氣生產(chǎn)方式,。藍(lán)氫是在灰氫的基礎(chǔ)上,,應(yīng)用碳捕集與封存技術(shù)(CCUS),將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳捕獲并封存,,從而減少碳排放,。雖然藍(lán)氫的碳排放強(qiáng)度相對(duì)較低,但由于需要額外的碳捕集和封存技術(shù),,其生產(chǎn)成本較高,。綠氫目前沒有統(tǒng)一定義,國內(nèi)俗稱的綠氫就是可再生氫,,即通過使用可再生能源(例如太陽能,、風(fēng)能、核能等非化石能源)制造的氫氣?,F(xiàn)階段電解水是主要的將這些外部能源吸收并生產(chǎn)出氫氣的方式,,力爭實(shí)現(xiàn)零碳排放。
堿性電解水制氫技術(shù)被認(rèn)為是成熟且成本效益比較高的電解水技術(shù),。一般采用 KOH 或 NaOH 作為電解液,,濃度在 20%~30% 之間,,隔膜多采取聚苯硫醚、聚砜等多孔聚合物材料,。其原理為在兩個(gè)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(dá)陽極,在陽極側(cè)失電子析氧,,生成氧氣和水,。堿性電解水制氫系統(tǒng)主要包括堿性電解槽主體和BOP輔助系統(tǒng)。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,。其優(yōu)點(diǎn)是適用范圍廣,處理量大,,同時(shí)沒有任何排放物,,環(huán)保性好。
電解的本質(zhì):電能推動(dòng)電解質(zhì)溶液中的水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),,生成氫氣與氧氣,。理論電量:根據(jù)法拉第定律,電極反應(yīng)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(jìn)行電解,,必須在一對(duì)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(dāng)電解材料良好時(shí),,操作正常時(shí),,后3項(xiàng)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,。堿性電解水制氫設(shè)備由于電解質(zhì)的穩(wěn)定性較好,,價(jià)格較低,因此在實(shí)際應(yīng)用中使用較為多,。巴彥淖爾小型電解水制氫設(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。鄂爾多斯電解水制氫設(shè)備
PEM電解水制氫:原理:采用質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì),,以純水為電解原料,,通過直流電實(shí)現(xiàn)水電解。特點(diǎn):該技術(shù)具有高電流密度,、高純度氫氣、快速響應(yīng)以及高工作效率等優(yōu)勢,。然而,,其設(shè)備成本相對(duì)較高,且需要在強(qiáng)酸性和高氧化性的環(huán)境下運(yùn)行,。應(yīng)用:PEM電解水制氫技術(shù)特別適用于需要高純度氫氣的領(lǐng)域,,例如燃料電池汽車加氫站、食品工業(yè)以及半導(dǎo)體制造等,。此外,,其迅速響應(yīng)的特性也使其非常適合與可再生能源結(jié)合使用。電解水制氫系統(tǒng)涵蓋了多個(gè)關(guān)鍵組件,,包括電解槽,、電源系統(tǒng)、氣體分離與純化模塊,、冷卻體系以及控制系統(tǒng)等,。其中,電解槽作為系統(tǒng)的**,,其功能在于將水高效地電解為氫氣和氧氣,。鄂爾多斯電解水制氫設(shè)備