該技術(shù)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(shù)相比,,PEM電解水制氫技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高,、響應(yīng)速度快等優(yōu)點,,并且,PEM電解水制氫技術(shù)工作效率更高,,易于與可再生能源消納相結(jié)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(shè)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(shù),。PEM電解水制氫是制取綠氫的主要技術(shù)路線之一,與可再生能源適配度高,,是極具潛力的制氫技術(shù),。開封小型電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
電解水制氫,這一技術(shù)的**在于水分子在電解槽中的分解過程,。當直流電通過時,,水分子被分解為氫離子和氫氧根離子。隨后,,氫離子在陰極獲得電子,,經(jīng)歷還原反應(yīng)生成氫氣;而氫氧根離子則在陽極失去電子,,發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣,。整個過程的化學方程式簡潔明了:2H2O → 2H2 + O2。堿性電解水制氫:原理:借助堿性電解質(zhì),,如氫氧化鉀或氫氧化鈉,,作為導電媒介,促使水電解在電解槽中順利進行,。特點:該技術(shù)已經(jīng)過長時間的發(fā)展,,穩(wěn)定性良好,,且成本相對較低。但遺憾的是,,其反應(yīng)速度較慢,,能量轉(zhuǎn)換效率不高,同時產(chǎn)生的氫氣純度也需進一步提升,。應(yīng)用:堿性電解水制氫技術(shù)主要適用于大型工業(yè)制氫場合,特別是在電力成本低廉的地區(qū),。唐山電解水PEM水電解制備的綠氫應(yīng)用于合成氨,、煉油、化工,、鋼鐵等碳密集型行業(yè),。
電解水的設(shè)備主要包括電解槽、電源和電極等組成,。其中,,電解槽是將水分解成氫氣和氧氣的主要裝置,一般采用的是聚合物電解槽或金屬電解槽,。聚合物電解槽具有體積小,、重量輕、耐腐蝕,、絕緣性能好等優(yōu)點,,但是其耐高溫、高壓,、高電流密度等方面的性能較差,;金屬電解槽則具有耐高溫、高壓,、高電流密度等優(yōu)點,,但是其重量較大、成本較高,、耐腐蝕性能較差,。因此,在實際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況選擇合適的電解槽,。電源是電解水過程中不可或缺的組成部分,,它提供給電解槽所需的電能。在電源的選擇上,,一般使用的是直流電源,,因為電解水需要的是直流電能,而交流電源會導致電解槽中的電極發(fā)生電化學反應(yīng),,從而影響電解效果,。電極是電解水過程中起到催化作用的重要組成部分,,它可以促進水分子的電解反應(yīng),從而提高電解速度和效率,。電極的材料一般采用的是鉑,、鈀、銥,、銠等貴金屬或其合金,,因為這些材料具有較好的電化學催化性能。
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(shù)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(zhuǎn)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(shù)已有數(shù)十年的應(yīng)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(guān)鍵設(shè)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(shù)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,。接近 75%的綠氫項目坐落于三北地區(qū),,約 80%的項目采用堿性電解水制氫技術(shù)。
氫氣具有高能量密度,、易于儲存和轉(zhuǎn)化等特點,,被廣泛應(yīng)用于燃料電池、航空航天,、化工等領(lǐng)域,。燃料電池是一種將氫氣和氧氣通過化學反應(yīng)產(chǎn)生電能的裝置,它具有零排放,、高效率,、低噪音等優(yōu)點,,被廣泛應(yīng)用于汽車、船舶,、飛機等交通工具,;航空航天領(lǐng)域中,氫氣被用作火箭燃料,,因為它的燃燒產(chǎn)生的副產(chǎn)品是水,,不會對環(huán)境造成污染;化工領(lǐng)域中,,氫氣被用作還原劑,、氫化劑、氫氣焊等,。氫氣是一種易燃易爆的氣體,因此在制造,、儲存和使用過程中需要注意安全,。在制造氫氣的過程中,需要注意電解槽的設(shè)計,、電流密度的控制,、氣體的分離和純化等因素,以避免火災(zāi)和的發(fā)生,;在儲存和使用氫氣的過程中,,需要采取相應(yīng)的安全措施,如加壓儲存,、防爆裝置,、防靜電等,以確保人員和環(huán)境的安全,。PEM電解槽的產(chǎn)氫純度通常在99.99%左右,。日照附近電解水制氫設(shè)備公司
PEM電解槽是PEM電解水制氫裝置的重要部分。開封小型電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
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(zhuǎn)化效率,、豐富儲量以及適用性等特點,在應(yīng)對環(huán)境危機和構(gòu)建清潔低碳能源體系中扮演著至關(guān)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(wù)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(shù)仍相當有競爭力,。值得注意的是,,煤制氫因?qū)Νh(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(shù)成熟,,甲醇制氫流程簡潔且設(shè)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(yīng)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。開封小型電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量