電解水制氫的基本原理是在直流電的作用下,水分子在電解槽中被分解成氫離子和氫氧根離子,氫離子在陰極得到電子還原成氫氣,而氫氧根離子在陽極失去電子氧化成氧氣。堿性電解水制氫:原理:利用堿性電解質(zhì)(如氫氧化鉀或氫氧化鈉)作為導電介質(zhì),在電解槽中進行水電解。特點:技術成熟穩(wěn)定,成本相對較低,但反應速度較慢,能量效率相對較低,且產(chǎn)生的氫氣純度不高,需要進行后續(xù)處理。應用:適用于大規(guī)模工業(yè)制氫,尤其是在電力成本較低的地區(qū)。PEM電解槽由質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴散層和雙極板等零部件組裝而成。日照工業(yè)電解水制氫設備廠家
陽離子/質(zhì)子交換膜水電解技術(PEM)該技術是指使用質(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相比,PEM電解水制氫技術具有電流密度大、氫氣純度高、響應速度快等優(yōu)點,并且,PEM電解水制氫技術工作效率更高,易于與可再生能源消納相結合,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。專業(yè)電解水制氫設備企業(yè)隨著氫燃料電池技術的突破,市場對氫的需求逐漸增長。
制氫項目的成本問題始終是個繞不過的話題,電費成本占氫氣成本的70-80%,電費成本高限制了各類制氫項目的進展,即便搭配可再生能源電力,也會因為其間歇性的特點配套相關的儲能,增加成本。不管是氫制氨/甲醇/其他,還是可再生能源制氫用于各類應用場景,項目目前還沒有特別好的投資回報率,目前大多數(shù)的項目都是綁定著風光資源在進行項目的運作,而電網(wǎng)的接入及電網(wǎng)的承載能力又是一大挑戰(zhàn)。但在這個過程中,由于競爭無比激烈、投入產(chǎn)出比太差的陰影始終籠罩在制氫設備廠家的頭頂,部分企業(yè)不再投入資金,部分企業(yè)直接退出生產(chǎn)制造,部分企業(yè)直接放棄了氫能的征程。
堿性水電解技術(ALK)是指在堿性電解質(zhì)環(huán)境下進行電解水制氫的過程,電解質(zhì)一般為30%質(zhì)量濃度的KOH溶液或者26%質(zhì)量濃度的NaOH溶液。較之于其他制氫技術,堿性電解水制氫可以采用非貴金屬催化劑,且電解槽具有15年左右的長使用壽命,因此具有成本上的優(yōu)勢和競爭力。堿性電解水制氫技術已有數(shù)十年的應用經(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)一些關鍵設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。水電解制氫系統(tǒng),其在于一個由電極和隔膜構成的水電解池。
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(設計產(chǎn)能1萬噸/年),電解槽裝機60MW。通過直接電解純水產(chǎn)生高純氫氣(不加堿),電解池只電解純水即可產(chǎn)氫。滄州專業(yè)電解水制氫設備企業(yè)
家庭熱電聯(lián)供和工業(yè)應用領域?qū)Φ吞細涞男枨笠苍诓粩嘣鲩L。日照工業(yè)電解水制氫設備廠家
2023年全球電解水制氫項目建設的主要推動者為各國各領域企業(yè)、地方。其中,各國能源、化工及交通領域的企業(yè)是直接推動方,主要基于自身傳統(tǒng)業(yè)務的綠色轉(zhuǎn)型展開。如中國中石化新疆庫車綠氫項目,制取綠氫用于中石化旗下的塔河煉化替代傳統(tǒng)天然氣制氫;國際航運馬士基推動的丹麥Aabenraa港口綠氫制甲醇項目,為馬士基旗下的甲醇船舶提供零碳甲醇燃料。其次,各國的財政支持也是電解水制氫項目推進的重要因素,典型的如瑞典鋼鐵企業(yè)Ovako建成的綠氫替代傳統(tǒng)燃料冶金項目,綠氫產(chǎn)能約3千噸/年,其中瑞典能源署提供了30%以上的建設資金。日照工業(yè)電解水制氫設備廠家