以往的制氫裝備均應用在多晶硅、電廠等場景,例如某多晶硅廠,氫氣主要應用于多晶硅還原爐的還原氣體,制氫站是按照 2 萬噸多晶硅的產能設計,所以用氣量很多情況多晶硅產能較為穩定,且用電來自電網,制氫裝備多數情況處于 60%負荷運行,氫氣儲罐壓力主要維持在 0.9-1.2MPa 之間。針對光伏制氫系統,由于光伏發電的間歇波動特性,制氫裝備需要考慮供電的不穩定性,對制氫裝備帶來了全新的挑戰。如何評價光伏制氫系統需要進行全新的定義,例如:初始響應時間、總響應時間、比較大斜坡速率、比較低工作點、冷啟動時間、熱啟動時間、關機時間等等。堿性電解水制氫設備由于電解質的穩定性較好,價格較低,因此在實際應用中使用較為多。濰坊小型電解水制氫設備廠家
PEM(Protonexchangemembrane)是質子交換膜電解水技術的簡稱。和堿性電解水制氫技術不同,PEM電解水制氫技術使用質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的原料,避免了潛在的堿液污染和腐蝕問題。PEM電解槽運行時,水分子在陽極側發生氧化反應,失去電子,生成氧氣和質子。隨后,電子通過外電路轉導至陰極,質子在電場的作用下,通過質子交換膜傳導至陰極,并在陰極側發生還原反應,得到電子生成氫氣,反應后的氫氣和氧氣將通過陰陽極的雙極板收集并輸送。電解水制氫設備構造圖山東電解水制氫系統主要由電解槽、電源系統、氣體分離與純化系統、冷卻系統以及控制系統等組成。
太陽能作為豐富、純凈的可再生能源,能推進可持續發展。光伏發電有助于能源安全,減少化石燃料的消耗和排放,并滿足日益增長的電力需求。然而,光伏發電的發展也受到許多因素的影響。首先,光伏材料的成本相對較高,特別是太陽能電池板的生產成本較高。其次,廢舊太陽能電池板由于其環境影響和能源損失而被認為是危險廢物。因此,需要降低光伏材料的生產成本,提高太陽能電池的耐久性,并開發回收方案,解決有毒廢物的問題,促進更的光伏應用。此外,光伏發電系統的穩定性受氣候條件和地理位置的影響很大。在一些地區,冬季的天氣條件可能會導致系統性能的下降,從而影響發電效率。由于光伏系統的不穩定性,可以使用混合風能太陽能發電系統。因此,需要開發出更多的混合可再生能源系統,如太陽能、風能和潮汐能的結合。
能源短缺和環境惡化,加速推動全球氫能開發,脫碳加氫和清潔高效是百年來能源科技進步的趨勢。PEM電解水制氫是相當有潛力的電解水制氫技術,有望成為“綠電+綠氫”生產模式的主流發展趨勢。興燃科技自主研發的PEM電解水制氫設備,可實現產氫量0.5m3/h-1000m3/h,制氫效率可達78%-84%。產氫純度可達99.999%。自主開發的電解水制氫系統管理系統,實現了電解槽的壓力、溫度、液位、報警連鎖等自動控制,有效的保護了電解槽運行,提升了電解槽使用壽命300%以上。PEM電解水制氫是潛力的電解水制氫技術,有望成為“綠電+綠氫”生產模式的主流發展趨勢。
目前,我國的PEM電解槽發展和國外水平仍然存在一定差距,國內生產的PEM電解槽單槽比較大制氫規模大約在260標方/小時,而國外生產的PEM電解槽單槽比較大制氫規模可以達到500標方/小時。PEM電解水制氫系統由PEM電解槽和輔助系統(BOP)組成。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。電解槽的基本組成單位是電解池,一個PEM電解槽包含數十至上百個電解池。質子交換膜電解槽成本中45%是電解電堆、55%是系統輔機;其中電解電堆成本中53%是雙極板;膜電極成本由金屬Pt、金屬Ir、全氯磺酸膜和制備成本四要素組成。由于PEM電解槽的質子交換膜需要150-200微米,在加工的過程中更容易發生腫脹和變形,膜的溶脹率更高,加工難度更大,主要依賴于國外產品。在電解水制氫設備的選擇上,需要根據實際需求和使用場景進行選擇。甘肅附近電解水制氫技術
PEM水電解技術被譽為制氫領域極具發展前景的水電解制氫技術之一。濰坊小型電解水制氫設備廠家
制氫效率方面,行業成熟產品的直流電耗普遍在4.5kWh/Nm3左右,隆基氫能發布的Hi1系列電解槽可以實現4.3、4.1kWh/Nm3的直流電耗,可以行業水平。單體裝備制氫量方面,隆基氫能、718所、NEL、西門子、Mcphy等廠家均推出了15MW左右的單體制氫裝備,有效降低了制氫裝備成本。制氫壓力方面,部分廠家如NEL、蒂森克虜伯、西門子采用常壓配套壓縮機方案滿足終端用氫需求,部分廠家如隆基氫能、718所采用中壓配套壓縮機方案滿足終端用氫需求,部分廠家如Sunfire、Mcphy、西門子及大部分PEM廠家采用3Mpa左右的制氫壓力配套壓縮機方案滿足終端用氫需求。行業尚未形成清晰的制氫壓力方向,不同廠家技術理念也各不相同,應結合不同壓力方案的成本、性能、可靠性差異選擇合適的一種。 濰坊小型電解水制氫設備廠家