氫氣,這一無(wú)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(chǔ)量以及適用性等特點(diǎn),,在應(yīng)對(duì)環(huán)境危機(jī)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(jià)格的持續(xù)攀升,,尋找廉價(jià)且儲(chǔ)量豐富的替代能源制氫已成為當(dāng)務(wù)之急,。展望未來(lái),生物能,、太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源制氫在21世紀(jì)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(dāng)有競(jìng)爭(zhēng)力,。值得注意的是,,煤制氫因?qū)Νh(huán)境和大氣造成嚴(yán)重污染而不被本項(xiàng)目考慮,因此不在討論之列,。在選擇國(guó)內(nèi)制氫原料路線時(shí),,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(fù)雜但技術(shù)成熟,,甲醇制氫流程簡(jiǎn)潔且設(shè)備常見(jiàn),,而水電解制氫則操作簡(jiǎn)便至可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人值守。在制氫純度方面,,天然氣和甲醇制氫可達(dá)到999%,,而水電解制氫在純度更高時(shí)可達(dá)9999%。同時(shí),,不同制氫方式對(duì)場(chǎng)地條件也有不同要求,,例如天然氣制氫需考慮管道或槽車(chē)供應(yīng)的便捷性,甲醇制氫則原料充足,、運(yùn)輸儲(chǔ)存方便,,而水電解制氫的場(chǎng)地條件更為寬松。制氫效率是衡量系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)之一,,它反映了系統(tǒng)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(即氫氣)的能力,。阿拉善PEM電解水制氫設(shè)備企業(yè)
2023年全球電解水制氫項(xiàng)目開(kāi)始向大型化、萬(wàn)噸級(jí)發(fā)展,。據(jù)能景研究統(tǒng)計(jì),,2023年1月至12月全球新增建成的電解水制氫項(xiàng)目中,千噸級(jí)以上氫氣產(chǎn)能的項(xiàng)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(xiàng)達(dá)到了萬(wàn)噸級(jí)氫氣產(chǎn)能,,其中規(guī)模比較大的是中國(guó)中石化新疆庫(kù)車(chē)綠氫項(xiàng)目,,氫氣產(chǎn)能約2萬(wàn)噸/年,電解槽裝機(jī)260MW,。另有1萬(wàn)噸/年氫氣產(chǎn)能項(xiàng)目2項(xiàng),,分別為中國(guó)的三峽集團(tuán)內(nèi)蒙古納日松光伏制氫項(xiàng)目,電解槽裝機(jī)70MW,;巴西比較大氮肥企業(yè)Unigel位于卡馬薩里的一期綠氨項(xiàng)目(設(shè)計(jì)產(chǎn)能1萬(wàn)噸/年),,電解槽裝機(jī)60MW,。烏蘭察布PEM電解水制氫設(shè)備銷(xiāo)售PEM電解水制氫系統(tǒng)由PEM電解槽和輔助系統(tǒng)(BOP)組成。
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(lái)看,,中國(guó)和歐洲企業(yè)產(chǎn)能規(guī)模,主要參與者積極擴(kuò)產(chǎn),。從出貨規(guī)模來(lái)看,,考克利爾競(jìng)立、派瑞氫能和隆基氫能居國(guó)內(nèi)企業(yè)梯隊(duì),。GGII統(tǒng)計(jì),,2022年我國(guó)電解水制氫設(shè)備出貨量722MW(含出口同比增長(zhǎng)106%??伎死麪柛?jìng)立出貨230MW,,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(lái)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(wàn)噸大幅增長(zhǎng)至6170萬(wàn)噸,;耦合CCUS的化石燃料制氫產(chǎn)量將從2021年的60萬(wàn)噸增長(zhǎng)至3300萬(wàn)噸,,清潔制氫方案將成為主流。
電解水制氫,,即通過(guò)電能將水分解為氫氣與氧氣的過(guò)程,,該技術(shù)可以采用可再生能源電力,不會(huì)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(guò)程無(wú)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(jià)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(yàn),在20世紀(jì)中期就實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化,,商業(yè)成熟度高,,運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富,國(guó)內(nèi)一些關(guān)鍵設(shè)備主要性能指標(biāo)均接近于國(guó)際先進(jìn)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(qiáng)堿,,具有腐蝕性且石棉隔膜不環(huán)保,,具有一定的危害性。該設(shè)備通過(guò)特定的膜過(guò)濾技術(shù),,將氫氣從混合氣體中分離出來(lái)。
灰氫是指通過(guò)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(guò)程中,,會(huì)釋放大量的二氧化碳,,因此被稱(chēng)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(guò)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(méi)有統(tǒng)一定義,,國(guó)內(nèi)俗稱(chēng)的綠氫就是可再生氫,即通過(guò)使用可再生能源(例如太陽(yáng)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(zhēng)實(shí)現(xiàn)零碳排放,。常見(jiàn)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,。保定附近電解水
隨著綠氫產(chǎn)業(yè)備受重視,,帶動(dòng)電解水制氫設(shè)備需求大幅上漲,設(shè)備訂單同比也明顯增長(zhǎng),。阿拉善PEM電解水制氫設(shè)備企業(yè)
新興電解水制氫技術(shù)海水電解制氫:可直接利用海洋資源,,但面臨高鹽度、腐蝕性等挑戰(zhàn),。未來(lái)應(yīng)開(kāi)發(fā)抗腐蝕催化劑,、適用的交換膜,,改進(jìn)電極結(jié)構(gòu)和電解槽裝置。耦合制氫:通過(guò)小分子氧化與析氫反應(yīng)耦合,,降**氫能耗,,提高能量效率。未來(lái)需深入探究耦合機(jī)制,,開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)環(huán)保的技術(shù)并集成到可再生能源系統(tǒng),。研究總結(jié)與展望電解水制氫技術(shù)取得一定進(jìn)展,但仍面臨諸多挑戰(zhàn),。未來(lái)應(yīng)提升催化劑性能,、降低能耗、研制新型設(shè)備,,以適應(yīng)可再生能源并網(wǎng)和清潔能源儲(chǔ)存需求,,在能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用。阿拉善PEM電解水制氫設(shè)備企業(yè)