绿氢可以助力交通、化工、钢铁、石化等多领域深度脱碳,2022 年 3 月国家发改委发布《氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》,提到氢能正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一,氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向,规划明确提到 2025年可再生能源制氢量达到 10 万吨/年-20 万吨/年,2035 年可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升,对能源绿色转型发展起到重要支撑作用。固体氧化物电解水制氢设备可以实现高温、高效率的制氢过程,并且具有较高的稳定性,但是设备成本较高。PEM电解水制氢呼市
海外 PEM 技术装备应用较国内更。这主要源于国内 ALK 厂家强大的成本管控能力,即海外厂商 PEM 电解槽较 ALK 电解槽价格差异远小于国内厂商 PEM 电解槽较 ALK 电解槽价格差异。海外电解槽呈现出标准化趋势较国内更强。国内 ALK 产品多为定制交付模式,产品规格变化较多,客户需求也不固定。国内央企参与为主的大型示范项目一定程度上推动制氢装备厂家进行功能创新,如多对一的大规模制氢撬块,低电耗制氢装备等。海外制氢装备多为固定规格、固定设计,从电解小室,到电解槽、气液分离框架、电气设备均为标准版本。这两种模式各有利弊,未来的发展方向存在一定不确定性。洛阳附近电解水制氢设备厂家该设备通过特定的膜过滤技术,将氢气从混合气体中分离出来。
水电解制氢设备是一种将水分解成氢和氧的方法,将电流通过水电解槽内的电极,在负极处放电,把水分解成氢和氧。其优点是简单易用,可以用于小型化应用,并且获取的氢气纯度高,可以达到99.999%以上。但是由于电解过程效率不高,能耗较大,并且需要消耗大量的水资源,因此应用范围受到一定限制。膜分离制氢设备是一种利用高选择性分离膜过滤氢气的方法。该设备通过特定的膜过滤技术,将氢气从混合气体中分离出来。其优点是运行稳定、可靠性高、处理量大,同时不需要消耗大量水资源,并且节能环保。但是由于膜材料成本相对较高,加上运行过程中难以处理一些不纯净的物质,导致其在应用范围上有些受限。
强碱性溶液作为电解液生产氢气的工艺在20世纪中期被工业化。虽然其成本相对较低,但许多研究发现,使用碱性溶液作为电解质的过程消耗大量淡水资源,碱液易流失和腐蚀、能耗高,与可再生能源发电的适配性较差。新兴的碱性AEM技术因其高效、低成本的优势作为下一代碱性电解技术的发展方向而受到关注。它可以实现比PEM技术和SOEC技术同等甚至更高的电解效率,并降低了整体成本。然而,目前的阴离子交换膜有一定局限性,未来AEM技术的突破点可能是开发高稳定、长寿命的阴离子交换膜。目前,国内外对碱性溶液作为电解质技术的研究主要集中在寻找耐腐蚀的膜电极材料和合适的催化剂上。电解水制氢设备在未来的能源领域中拥有重要的应用前景。
从目前国内外主流的碱性电解槽生产厂家对外公布的产品参数来分析,大部分设备制造商的制氢装备出口压力为 1.4MPa-1.6MPa 范围,其中部分厂家也逐步提高碱性电解槽装备出口制氢压力,比较高可达 3.2MPa。制氢装备出口压力呈现逐步提高的趋势,究其原因主要是氢气的下游应用厂家的接入压力较高。例如合成氨反应压力约为 13.5MPa-15MPa、甲醇反应器压力约为 4.5MPa-6MPa、加氢站输入压力为≥5MPa,氢气下游实际应用压力会有提高,而制氢装备出口压力至氢气场景接入之间就存在一个氢气压差,就需要配置氢气压缩机,氢气压缩机根据流量、压缩比、温度、类型等因素影响,就会投入不同的氢气压缩成本,提升氢气从制氢到用氢的单位氢气成本价格。国内生产的PEM电解槽单槽制氢规模大约在200 Nm3/h,国外生产的PEM电解槽单槽制氢规模可以达到500Nm3/h。张家口专业电解水制氢设备公司
常见的电解水制氢设备包括碱性电解水制氢设备、酸性电解水制氢设备和固体氧化物电解水制氢设备。PEM电解水制氢呼市
我国的电解水制氢技术起源于苏联设备,对其商业应用需追溯到 19 世纪 90 年代。国内大规模的电解水制氢技术以碱水电解制氢为主,该种设备技术流程简单,操作方便,各项技术指标接近国际水准。碱性水电解通常采用 KOH 作为电解液,电解质的质量浓度一般为 20%-30%以保证电解液具有较高的电导率,并且电解槽需要强制对流。较高的电解槽温度有利于降低电极反应的过电位和溶液的电阻,但会加剧材料的腐蚀。故电解槽的温度应综合考虑以上两个方面,当前,工业化碱性水电解槽一般在 85℃~95℃下运行。电解槽内的压力也会对整个水电解过程产生影响。通过加压可以减少电解槽内气体体积,使气体停滞时间缩短,从而提高电解槽内电解液的电导率,当前工业化碱性电解槽工作压力在 3.2MPa 以内。同时高压设备无需使用费用较高的氢气压缩机,能够减少启动成本,近一些高压设备已经开始得到发展。PEM电解水制氢呼市