水電解制氫有不同的類型,主要根據使用的電解質和傳導的離子種類來區(qū)分。常見的有以下幾種:-質子交換膜(PEM)水電解:使用固態(tài)聚合物膜作為電解質,傳導H +離子。具有高效率、高純度、低溫度、低壓力等優(yōu)點,但也有成本高、壽命短、易堵塞等缺點。-堿性水電解:使用液態(tài)堿性溶液(如NaOH或KOH)作為電解質,傳導OH -離子。具有成本低、壽命長、穩(wěn)定性好等優(yōu)點,但也有效率低、純度差、高溫度、高壓力等缺點。固體氧化物(SOEC)水電解:使用固態(tài)陶瓷材料作為電解質,傳導O 2-離子。具有高效率、高純度、可逆性等優(yōu)點,但也有成本高、壽命短、高溫度(700~800℃)等缺點。電解水制氫是一個重要的工業(yè)應用,氫氣可以用于工業(yè)脫碳和作為未來的能源載體。新鄉(xiāng)專業(yè)電解水制氫設備公司
綠氫制取技術包括利用風電、水電、太陽能等可再生能源電解水制氫、太陽能光解水制氫及生物質制氫,其中可再生能源電解水制氫是應用**廣、技術**成熟的方式。電解水制氫,即通過電能將水分解為氫氣與氧氣的過程,該技術可以采用可再生能源電力,不會產生CO2和其他有毒有害物質的排放,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%。洛陽附近電解水制氫設備產量在傳統(tǒng)制氫方法中,煤與天然氣重整等化石能源制氫是現今工業(yè)制氫的主流。
目前,氫氣的制取有三種較為成熟的技術路線:1、以煤炭、天然氣為的化石原料制氫,該技術路線的成本較低、技術成熟,但存在大量溫室氣體的排放,企業(yè)有:中國石化、中國石油等;2、以焦爐煤氣、氯堿尾氣為的工業(yè)副產制氫,該技術路線成本較低,但存在受到原料供應和地點的限制,企業(yè)有:美錦能源、鎮(zhèn)洋發(fā)展等;3、以堿性電解槽和質子交換膜電解槽為的電解水制氫,該技術路線成本較高,制氫成本受限于電價,企業(yè)有:隆基綠能、陽光電源、寶豐能源等。
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制備氫氣的技術,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)模化應用需要產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)推動降本。影響單位制氫成本的主要因素包括電價、單位電耗、設備單價、運行壽命等因素。隨著后續(xù)風光發(fā)電LCOE下降、電解槽量產降本、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)副產氫甚至煤制氫,實現經濟性。隨著氫燃料電池技術的突破,市場對氫的需求逐漸增長。
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:電流通過電極時產生極化現象,使電極電位偏離平衡值,此偏離值即為超電壓。產生原因:(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,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:參加電極反應的某些粒子缺少活化能來完成電子轉移,使陽極上氧化反應難以釋放電子,陰極上還原反應難以吸收電子,電極電位偏離平衡電位。低電流密度下容易出現。綠氫是利用可再生能源如風電、水電、太陽能等制取的氫氣。河南本地電解水制氫技術
綠氫將替代煤成為主要的原料來源。新鄉(xiāng)專業(yè)電解水制氫設備公司
堿性水電解制氫(ALK)設備技術成熟、投資成本低,是現階段商業(yè)運行的主要設備,技術發(fā)展向擴大設備規(guī)模、提高寬負荷調節(jié)能力、保障運行穩(wěn)定等方向發(fā)展。質子交換膜水電解制氫(PEM)設備成本較高,但具有能耗低和運行靈活等優(yōu)勢,目前技術發(fā)展向加大設備功率、提高電流密度和降低成本等方向發(fā)展。陰離子交換膜水電解制氫(AEM)兼具PEM的風光耦合以及堿性槽無貴金屬、價格低的特點,但是目前AEM膜壽命仍存不確定性,暫時較難適配工程化需求。固體氧化物水電解制氫(SOEC)具有高效、可逆、材料成本低廉等優(yōu)點,但在電解堆集成、電解槽堆設計結構優(yōu)化、電極和封接等材料及技術仍需重點突破。因此,SOEC、AEM等技術目前還有待進一步研發(fā)以實現商業(yè)化。新鄉(xiāng)專業(yè)電解水制氫設備公司