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),。國內(nèi)利用可再生能源耦合PEM電解水制氫的項目也相對偏少。通遼附近電解水制氫設(shè)備廠家
電解水制氫:電解水制氫中,,電耗和折舊構(gòu)成其主要成本,。估算基準(zhǔn)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(shè)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。張家口電解水電解水制氫技術(shù)主要分為堿性電解水制氫和質(zhì)子交換膜(PEM)電解水制氫兩種,。
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,,但對環(huán)境影響較大,,是目前全球主要的氫氣生產(chǎn)方式。藍氫是在灰氫的基礎(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,。雖然藍氫的碳排放強度相對較低,,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。現(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,,力爭實現(xiàn)零碳排放,。
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(gòu)成了AEM電解水系統(tǒng),。AEM電解模塊與PEM電解槽結(jié)構(gòu)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(shè)備,。陰離子交換膜AEM電解池的關(guān)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(shè)備壽命。電解水制氫作為目前制取綠氫主要的方式,,市場規(guī)模正不斷擴大,。
2023年全球電解水制氫項目開始向大型化、萬噸級發(fā)展,。據(jù)能景研究統(tǒng)計,,2023年1月至12月全球新增建成的電解水制氫項目中,,千噸級以上氫氣產(chǎn)能的項目數(shù)量占比增大,由上一年度同期的約12%提升到了29%,。其中,,2023年全球至少3項達到了萬噸級氫氣產(chǎn)能,其中規(guī)模比較大的是中國中石化新疆庫車綠氫項目,,氫氣產(chǎn)能約2萬噸/年,,電解槽裝機260MW。另有1萬噸/年氫氣產(chǎn)能項目2項,,分別為中國的三峽集團內(nèi)蒙古納日松光伏制氫項目,,電解槽裝機70MW;巴西比較大氮肥企業(yè)Unigel位于卡馬薩里的一期綠氨項目(設(shè)計產(chǎn)能1萬噸/年),,電解槽裝機60MW,。PEM電解水制氫是指使用質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì),并使用純水作為電解水制氫的原料的制氫過程,。鄂爾多斯PEM電解水制氫設(shè)備企業(yè)
國內(nèi)大多數(shù)工業(yè)級可再生能源電解水制氫應(yīng)用項目仍然以堿性水電解為主,。通遼附近電解水制氫設(shè)備廠家
主流電解水制氫技術(shù)堿性電解水制氫:技術(shù)成熟,已商業(yè)化,,但存在電流密度低,、氣體交叉混合等問題。通過采用微間隙或零間隙結(jié)構(gòu)可提升效率,,未來應(yīng)開發(fā)低成本非貴金屬催化劑,。質(zhì)子交換膜電解水制氫:具有高電流密度、高氣體純度等優(yōu)點,,但成本高,、材料腐蝕問題突出。研究聚焦于開發(fā)非貴金屬催化劑,,降低成本并提高材料耐腐蝕性,。陰離子交換膜電解水制氫:成本效益高,但處于起步階段,,膜材料性能和設(shè)備應(yīng)用有待探索,。未來需優(yōu)化非貴金屬催化劑,開發(fā)新型納米結(jié)構(gòu)材料,。固體氧化物電解水制氫:高溫下效率高,,但穩(wěn)定性和耐久性不足。研究重點是開發(fā)新型材料和催化劑,,解決高溫下的穩(wěn)定性問題,。通遼附近電解水制氫設(shè)備廠家