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(chǎn)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(yīng)制備氫氣的技術(shù),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(yīng)用需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)推動(dòng)降本。影響單位制氫成本的主要因素包括電價(jià)、單位電耗、設(shè)備單價(jià)、運(yùn)行壽命等因素。隨著后續(xù)風(fēng)光發(fā)電LCOE下降、電解槽量產(chǎn)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(chǎn)氫甚至煤制氫,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。水電解制氫的效率取決于所需的電壓和實(shí)際消耗的電能。河北缺氧電解水制氫設(shè)備
氫氣具有高能量密度、易于儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于燃料電池、航空航天、化工等領(lǐng)域。燃料電池是一種將氫氣和氧氣通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的裝置,它具有零排放、高效率、低噪音等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、飛機(jī)等交通工具;航空航天領(lǐng)域中,氫氣被用作火箭燃料,因?yàn)樗娜紵a(chǎn)生的副產(chǎn)品是水,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染;化工領(lǐng)域中,氫氣被用作還原劑、氫化劑、氫氣焊等。氫氣是一種易燃易爆的氣體,因此在制造、儲(chǔ)存和使用過程中需要注意安全。在制造氫氣的過程中,需要注意電解槽的設(shè)計(jì)、電流密度的控制、氣體的分離和純化等因素,以避免火災(zāi)和的發(fā)生;在儲(chǔ)存和使用氫氣的過程中,需要采取相應(yīng)的安全措施,如加壓儲(chǔ)存、防爆裝置、防靜電等,以確保人員和環(huán)境的安全。烏海小型電解水PEM電解槽由質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散層和雙極板等零部件組裝而成。
堿性電解水制氫技術(shù)被認(rèn)為是成熟且成本效益比較高的電解水技術(shù)。一般采用 KOH 或 NaOH 作為電解液,濃度在 20%~30% 之間,隔膜多采取聚苯硫醚、聚砜等多孔聚合物材料。其原理為在兩個(gè)電極之間施以直流電,并用隔膜將陰陽兩極分離開來,在陰極水分子被還原,生成氫氣和氫氧根離子,生成的氫氧根離子穿過隔膜到達(dá)陽極,在陽極側(cè)失電子析氧,生成氧氣和水。堿性電解水制氫系統(tǒng)主要包括堿性電解槽主體和BOP輔助系統(tǒng)。電解槽主體由端壓板、密封墊、極板、電板、隔膜等零部件組裝而成。
水電解制氫的效率取決于所需的電壓和實(shí)際消耗的電能。理想情況下,水電解制氫只需要1.23 V的電壓,這是水分解為氫氣和氧氣所需的小熱力學(xué)勢差。但實(shí)際上,由于電極材料、電解質(zhì)、溫度、壓力、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等因素的影響,水電解制氫需要更高的電壓才能進(jìn)行,一般在1.8~2.4 V之間。因此,水電解制氫的效率一般在50~80%之間。水電解制氫是一種可利用可再生能源(如太陽能、風(fēng)能等)產(chǎn)生清潔氫氣的方法,具有環(huán)境友好和碳中和的潛力。但也面臨著技術(shù)挑戰(zhàn)和經(jīng)濟(jì)競爭力等問題,需要進(jìn)一步的研究和發(fā)展。“隨著全球綠氫認(rèn)證的不斷推進(jìn),可再生能源電力制氫的應(yīng)用規(guī)模和范圍將逐步增加。
未來,綠氫有望成為主力氫源,而電解水制氫則是綠氫的主要制取手段。電解水制氫賽道從政策、需求、供給端等角度定性定量看,發(fā)展要素是初步具備的。但2024H1電解槽中標(biāo)約523MW,以示范項(xiàng)目+堿性槽為主,較2023A的597MW,并未增長,甚至小幅下降。盡管市場發(fā)展不及預(yù)期,但卡點(diǎn)明確。進(jìn)一步分析,現(xiàn)階段,安全的風(fēng)光耦合、綠氫消納能力的不足,是制氫端招標(biāo)節(jié)奏放慢的兩大重要原因。行業(yè)需要時(shí)間,順應(yīng)趨勢,尤其對(duì)于投資機(jī)構(gòu),橫向關(guān)注堿性槽、PEM槽與AEM槽的商業(yè)化進(jìn)展,縱向留意相應(yīng)零部件迭代的投資機(jī)會(huì),以緩解當(dāng)前市場痛點(diǎn),推動(dòng)電解水制氫賽道的真實(shí)繁榮。PEM電解水制氫技術(shù)被公認(rèn)為一種極具發(fā)展?jié)摿Φ木G色制氫方法。泰安PEM電解水制氫設(shè)備
電解槽是電解水制氫系統(tǒng)的裝備,在直流電作用下,水通過電化學(xué)反應(yīng),得到氫氣和氧氣。河北缺氧電解水制氫設(shè)備
2024年至2025年,隨著各國補(bǔ)助力度加大與更多大型項(xiàng)目落地,國際電解水制氫產(chǎn)能或?qū)⒗^續(xù)成番增長。一方面,海外有較多大型規(guī)劃綠氫項(xiàng)目儲(chǔ)備,全球經(jīng)過投資決議的萬噸級(jí)電解水制氫項(xiàng)目已有近50項(xiàng);另一方面,全球尤其歐洲各國對(duì)綠氫生產(chǎn)的補(bǔ)貼資金逐漸到位,疊加航運(yùn)、化工等領(lǐng)域?qū)α闾既剂吓c零碳原料的需求增長,或會(huì)推動(dòng)2024年多項(xiàng)萬噸級(jí)項(xiàng)目落地開工。能景研究結(jié)合各國項(xiàng)目規(guī)劃、補(bǔ)貼進(jìn)展、碳市場等多方面預(yù)測,樂觀情境下,到2025年底全球(含中國)綠氫累計(jì)產(chǎn)能或?qū)⒃鲩L至約140萬噸/年,到2030年底全球(含中國)綠氫累計(jì)產(chǎn)能或?qū)⒃鲩L至約1600萬噸/年。河北缺氧電解水制氫設(shè)備