在電解水制氫時,水發(fā)生電化學反應,在陰極產生氫氣,在陽極產生氧氣。純水作為電解質時,為弱電解質,電離程度低,且導電能力較差,因此往往會在水溶液中加入容易電離的電解質用于增加電解液的導電性。堿性電解質制氫的效果較好,不會腐蝕電極和電解池中的設備,通常采用濃度為20%~30%的KOH或者NaOH溶液作為電解質,并且通常用鍍鎳鋼板或者鎳銅鐵作為陽極催化劑,鍍有鎳或者鎳鈷合金的鋼材則作為陰極催化劑,運行時,施加的電壓一般在1.9 V到2.6 V之間。PEM電解槽由質子交換膜、催化劑、氣體擴散層和雙極板等零部件組裝而成。山西國內電解水制氫設備公司
在電解水制氫中,有幾個重要的參數(shù)需要考慮,包括電解池的電壓、電流密度、電解液的種類和濃度等。這些參數(shù)對電解水制氫的效率、成本和環(huán)境影響等方面都有影響。 電解水制氫的優(yōu)點包括:1.低污染:電解水制氫不會產生任何污染物,只會產生氫氣和氧氣,對環(huán)境沒有任何危害。2.高效率:電解水制氫的效率比其他制氫方法高,能夠實現(xiàn)高純度的氫氣制備。3.低成本:電解水制氫的成本相對較低,因為原材料水是豐富、廉價的資源。4.可再生性:電解水制氫是一種可再生能源的制氫方法,可以通過太陽能、風能等可再生能源來產生電力,從而實現(xiàn)對氫氣的制備。專業(yè)電解水制氫設備公司電解水制氫的原理非常簡單,就是水在電解槽中發(fā)生電解反應,產生氫氣和氧氣。
陽離子/質子交換膜水電解技術(PEM)該技術是指使用質子(陽離子)交換膜作為固體電解質替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質(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。
電解水制氫系統(tǒng)主要由電解槽、分離器、洗滌器、冷卻器、供水、加堿等設備組成。電解槽是電解水制氫系統(tǒng)的**設備,為了降低水的電阻,提高電解效率,必須在水中加入NaOH或KOH電解質,配成30%左右的堿液注入電解槽。制氫環(huán)節(jié)是雙碳目標的提出使“綠氫”成為減碳脫碳的重要途徑。其中,電解水制氫是重要的制取綠氫的方法。電解水制氫規(guī)模的提升,也使電解槽市場迅速增長。根據(jù)HengCe(恒策咨詢)的統(tǒng)計及預測,2023年全球水電解制氫設備市場銷售額達到了11.96億美元,預計2030年將達到171.4億美元,年復合增長率(CAGR)為45.6%(2024-2030)。地區(qū)層面來看,中國市場在過去幾年變化較快,2023年市場規(guī)模為百萬美元,約占全球的%,預計2030年將達到百萬美元,屆時全球占比將達到%。目前工業(yè)上多選擇在堿性環(huán)境中進行電解水反應。
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,綠氫產能約3千噸/年,其中瑞典能源署提供了30%以上的建設資金。氫氣是一種輕而高活性的氣體,具有很多科學用途。包頭PEM電解水制氫設備廠家
生物質制氫技術主要包括熱化學法和生物法兩大類。山西國內電解水制氫設備公司
電解的本質:電能推動電解質溶液中的水分子在電極上發(fā)生電化學反應,生成氫氣與氧氣。理論電量:根據(jù)法拉第定律,電極反應產物的質量與通入的電量成正比,制取1Nm3氫氣和0.5Nm3氧氣需要的電量為2390Ah,即1mol氫和0.5mol氧的理論電量為53.6Ah。電壓要求:要進行電解,必須在一對電極上加上一定的直流電壓,使電流流過電解槽。U=E+IR+ηH+ηO(操作電壓=水的理論分解電壓+電解電流x電解總電阻+氫超電壓+氧超電壓)??傠娮桦妷篒R(歐姆損失)由V液、V隔、V極、V接共同組成,當電解材料良好時,操作正常時,后3項影響很小,所以,操作電壓主要包括理論分解電壓、超電壓和電解液電壓損失。極間電壓或小室電壓,一般為1.8~2.5V。山西國內電解水制氫設備公司