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。水電解制氫是利用電能將水分解為氫氣和氧氣的過程。張家口制氫設備的廠家排名
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。
堿性電解水技術是電解水技術中發(fā)現(xiàn)得早的,也是目前電解水技術中為成熟的。其原理可以簡單地描述為:在兩個電極之間施以直流電,并用隔膜將陰陽兩極分離開來,在陽極,OH-發(fā)生氧化反應生成氧氣,在陰極,H+被還原生成氫氣,如圖 1-1 所示。通常高比表面的鍍鎳鋼板或者鎳銅鐵作為陽極催化劑,并在上面負載錳、鎢和釕的氧化物,質(zhì)量分數(shù)為 30%的 KOH 或者 Na OH 溶液作為電解液,鍍有高比表面鎳或者鎳鈷合金的鋼材則作為陰極催化劑,運行時,槽壓一般在 1.9 V 到 2.6 V 之間。
我國的氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的相關文件是相對較保守的數(shù)據(jù),因為根據(jù)目前的一些項目規(guī)劃來看,國內(nèi)的電解水制氫市場的發(fā)展和規(guī)劃文件來相比有較大差距。氫能聯(lián)盟的100GW目標是實現(xiàn)碳中和的重要前提,以此來分析,可以看出:目前國內(nèi)已有的電解水制氫設備總計產(chǎn)能在1GW左右;到2023年預計有2GW左右的產(chǎn)能;到2025年預計有10GW的產(chǎn)能;到2030年預計有100GW的產(chǎn)能。如果在此基礎上增加國內(nèi)廠家出口到國外的一些數(shù)據(jù),世界所有國家對國內(nèi)電解水制氫設備的需求量還會有相應的增幅,預計2030年在130GW左右。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(xiàn)今工業(yè)制氫的主流。
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)。電解槽是電解水制氫系統(tǒng)的裝備,在直流電作用下,水通過電化學反應,得到氫氣和氧氣。平頂山本地電解水制氫設備價格
綠氫是利用可再生能源如風電、水電、太陽能等制取的氫氣。張家口制氫設備的廠家排名
電解水制氫,這一技術的**在于水分子在電解槽中的分解過程。當直流電通過時,水分子被分解為氫離子和氫氧根離子。隨后,氫離子在陰極獲得電子,經(jīng)歷還原反應生成氫氣;而氫氧根離子則在陽極失去電子,發(fā)生氧化反應生成氧氣。整個過程的化學方程式簡潔明了:2H2O → 2H2 + O2。堿性電解水制氫:原理:借助堿性電解質(zhì),如氫氧化鉀或氫氧化鈉,作為導電媒介,促使水電解在電解槽中順利進行。特點:該技術已經(jīng)過長時間的發(fā)展,穩(wěn)定性良好,且成本相對較低。但遺憾的是,其反應速度較慢,能量轉(zhuǎn)換效率不高,同時產(chǎn)生的氫氣純度也需進一步提升。應用:堿性電解水制氫技術主要適用于大型工業(yè)制氫場合,特別是在電力成本低廉的地區(qū)。張家口制氫設備的廠家排名