水电解制氢有不同的类型,主要根据使用的电解质和传导的离子种类来区分。常见的有以下几种:-质子交换膜(PEM)水电解:使用固态聚合物膜作为电解质,传导H +离子。具有高效率、高纯度、低温度、低压力等优点,但也有成本高、寿命短、易堵塞等缺点。-碱性水电解:使用液态碱性溶液(如NaOH或KOH)作为电解质,传导OH -离子。具有成本低、寿命长、稳定性好等优点,但也有效率低、纯度差、高温度、高压力等缺点。固体氧化物(SOEC)水电解:使用固态陶瓷材料作为电解质,传导O 2-离子。具有高效率、高纯度、可逆性等优点,但也有成本高、寿命短、高温度(700~800℃)等缺点。电解水制氢是一个重要的工业应用,氢气可以用于工业脱碳和作为未来的能源载体。新乡专业电解水制氢设备公司
绿氢制取技术包括利用风电、水电、太阳能等可再生能源电解水制氢、太阳能光解水制氢及生物质制氢,其中可再生能源电解水制氢是应用**广、技术**成熟的方式。电解水制氢,即通过电能将水分解为氢气与氧气的过程,该技术可以采用可再生能源电力,不会产生CO2和其他有毒有害物质的排放,从而获得真正意义上的“绿氢”。电解水制氢原料为水、过程无污染、理论转化效率高、获得的氢气纯度高,但该制氢方式需要消耗大量的电能,其中电价占总氢气成本的60%~80%。洛阳附近电解水制氢设备产量在传统制氢方法中,煤与天然气重整等化石能源制氢是现今工业制氢的主流。
目前,氢气的制取有三种较为成熟的技术路线:1、以煤炭、天然气为的化石原料制氢,该技术路线的成本较低、技术成熟,但存在大量温室气体的排放,企业有:中国石化、中国石油等;2、以焦炉煤气、氯碱尾气为的工业副产制氢,该技术路线成本较低,但存在受到原料供应和地点的限制,企业有:美锦能源、镇洋发展等;3、以碱性电解槽和质子交换膜电解槽为的电解水制氢,该技术路线成本较高,制氢成本受限于电价,企业有:隆基绿能、阳光电源、宝丰能源等。
三种制氢路线:“成本”短期制约,“可持续”长期。氢气制备方式主要包括化石燃料制氢、工业副产氢和电解水制氢三类。其中电解水制氢是利用水的电解反应制备氢气的技术,可再生电力制氢称为“绿氢”,是零碳排、可持续的“路线”,但目前成本仍是制约其普及的瓶颈因素,其规模化应用需要产业链各环节推动降本。影响单位制氢成本的主要因素包括电价、单位电耗、设备单价、运行寿命等因素。随着后续风光发电LCOE下降、电解槽量产降本、效率提升和寿命增加,电解水制氢成本有望逐步接近工业副产氢甚至煤制氢,实现经济性。随着氢燃料电池技术的突破,市场对氢的需求逐渐增长。
理论分解电压:不计任何损耗,只考虑水的自由能变化(电功),该电压用于克服电解产生的可逆电动势电解水的理论分解电压是1.23V。不过在实际操作中,由于电极极化、溶液电阻等因素,实际分解电压往往大于理论分解电压。实际分解电压:一般在1.8-2.0V左右。超电压:电流通过电极时产生极化现象,使电极电位偏离平衡值,此偏离值即为超电压。产生原因:(1)浓差极化:电极过程某些步骤迟缓,使电极表面附近的反应物离子浓度低于电解液中的浓度,电极电位偏离平衡电位。高电流密度下容易出现,但实际电解温度较高且循环,所以可忽略不计。(2)活化极化:参加电极反应的某些粒子缺少活化能来完成电子转移,使阳极上氧化反应难以释放电子,阴极上还原反应难以吸收电子,电极电位偏离平衡电位。低电流密度下容易出现。绿氢是利用可再生能源如风电、水电、太阳能等制取的氢气。河南本地电解水制氢技术
绿氢将替代煤成为主要的原料来源。新乡专业电解水制氢设备公司
碱性水电解制氢(ALK)设备技术成熟、投资成本低,是现阶段商业运行的主要设备,技术发展向扩大设备规模、提高宽负荷调节能力、保障运行稳定等方向发展。质子交换膜水电解制氢(PEM)设备成本较高,但具有能耗低和运行灵活等优势,目前技术发展向加大设备功率、提高电流密度和降低成本等方向发展。阴离子交换膜水电解制氢(AEM)兼具PEM的风光耦合以及碱性槽无贵金属、价格低的特点,但是目前AEM膜寿命仍存不确定性,暂时较难适配工程化需求。固体氧化物水电解制氢(SOEC)具有高效、可逆、材料成本低廉等优点,但在电解堆集成、电解槽堆设计结构优化、电极和封接等材料及技术仍需重点突破。因此,SOEC、AEM等技术目前还有待进一步研发以实现商业化。新乡专业电解水制氢设备公司