以往的制氫裝備均應(yīng)用在多晶硅、電廠等場景,例如某多晶硅廠,氫氣主要應(yīng)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(chǎn)能設(shè)計(jì),所以用氣量很多情況多晶硅產(chǎn)能較為穩(wěn)定,且用電來自電網(wǎng),制氫裝備多數(shù)情況處于 60%負(fù)荷運(yùn)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(tǒng),由于光伏發(fā)電的間歇波動特性,制氫裝備需要考慮供電的不穩(wěn)定性,對制氫裝備帶來了全新的挑戰(zhàn)。如何評價(jià)光伏制氫系統(tǒng)需要進(jìn)行全新的定義,例如:初始響應(yīng)時(shí)間、總響應(yīng)時(shí)間、比較大斜坡速率、比較低工作點(diǎn)、冷啟動時(shí)間、熱啟動時(shí)間、關(guān)機(jī)時(shí)間等等。PEM電解水制氫的系統(tǒng)響應(yīng)速度快,適應(yīng)動態(tài)操作。日照本地電解水制氫設(shè)備
利用豐富的海水代替淡水作為電解液有望解決淡水消耗的問題。由于海水的中性、緩沖能力弱和高氯離子濃度特點(diǎn),直接分解未經(jīng)處理的海水仍然是困難的。迫切需要新的科學(xué)技術(shù)發(fā)展來指導(dǎo)電解海水以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)產(chǎn)氫。實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的制氫是終目標(biāo),因此,設(shè)計(jì)能達(dá)到高電流密度的高效、穩(wěn)定的電解海水催化劑尤為重要。此外,海上風(fēng)電、潮汐和光伏技術(shù)具有豐富的資源和廣闊的前景優(yōu)勢,有望成為未來綠色能源的支柱。海上風(fēng)電具有風(fēng)速高、靜默期短、節(jié)約土地資源等優(yōu)點(diǎn),但也存在著建設(shè)成本高、能源利用率低、交通困難等問題。沿海地區(qū)太陽能資源豐富,可以充分利用水的反射光,提高發(fā)電量。與地面光伏相比,可增加5%-10%,但也存在投資成本高、環(huán)境影響大等問題。因此,海水制氫、海上風(fēng)電、海洋潮汐發(fā)電和海上光伏發(fā)電都需要以技術(shù)創(chuàng)新的突破為基礎(chǔ),并與未來能源發(fā)展的趨勢相結(jié)合。鄭州本地電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量取決于功率的大小,一個(gè)PEM電解槽包含數(shù)十甚至上百個(gè)電解池。
強(qiáng)堿性溶液作為電解液生產(chǎn)氫氣的工藝在20世紀(jì)中期被工業(yè)化。雖然其成本相對較低,但許多研究發(fā)現(xiàn),使用堿性溶液作為電解質(zhì)的過程消耗大量淡水資源,堿液易流失和腐蝕、能耗高,與可再生能源發(fā)電的適配性較差。新興的堿性AEM技術(shù)因其高效、低成本的優(yōu)勢作為下一代堿性電解技術(shù)的發(fā)展方向而受到關(guān)注。它可以實(shí)現(xiàn)比PEM技術(shù)和SOEC技術(shù)同等甚至更高的電解效率,并降低了整體成本。然而,目前的陰離子交換膜有一定局限性,未來AEM技術(shù)的突破點(diǎn)可能是開發(fā)高穩(wěn)定、長壽命的陰離子交換膜。目前,國內(nèi)外對堿性溶液作為電解質(zhì)技術(shù)的研究主要集中在尋找耐腐蝕的膜電極材料和合適的催化劑上。
和堿性電解水制氫技術(shù)相比,PEM電解水制氫技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。PEM電解槽的電流密度更大,通常在10000 A/m2以上。PEM電解槽的產(chǎn)氫純度通常在99.99%左右。由于PEM電解槽使用純水作為電解原料,產(chǎn)生的氫氣中不會帶入堿霧,有利于提升氫氣品質(zhì)。另外,質(zhì)子交換膜的氣體滲透率低,這有助于避免氫氣和氧氣的氣體交叉滲透現(xiàn)象。PEM電解槽無需嚴(yán)格控制膜兩側(cè)壓力,具有快速啟動停止和快速功率調(diào)節(jié)響應(yīng)的優(yōu)勢,適用于可再生能源發(fā)電波動性輸入。電解水制氫設(shè)備在未來的能源領(lǐng)域中擁有重要的應(yīng)用前景。
在電解水制氫過程中,由于水是一種弱電解質(zhì),一般會添加其他電解質(zhì)。電解質(zhì)的選擇會影響制氫設(shè)備的使用壽命、能源消耗和成本。根據(jù)電解質(zhì)的不同,可分為堿性溶液、質(zhì)子交換膜、固體氧化物、小分子溶液、海水等。堿性溶液電解質(zhì)成本低、腐蝕性高、設(shè)備壽命短,是比較成熟的技術(shù)。質(zhì)子膜電解質(zhì)具有效率高、成本高等特點(diǎn),是一種較為成熟的技術(shù)。固體氧化物電解質(zhì)耐久性差,啟動速度慢,目前仍處于測試階段。利用小分子溶液和海水作為電解質(zhì)的技術(shù)具有很強(qiáng)的實(shí)用性,但仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段。在電解質(zhì)的開發(fā)過程中,需要研究電解質(zhì)與催化劑的相容性,以及電解質(zhì)與能量波動的相容性。未來對氫能的需求將繼續(xù)增長,因此水電解用的電解質(zhì)引起了廣泛的關(guān)注。研究人員正在從不同的角度對電解質(zhì)進(jìn)行深度研究。電解水制氫作為目前制取綠氫主要的方式,市場規(guī)模正不斷擴(kuò)大。鄭州本地電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
堿性電解水制氫設(shè)備由于電解質(zhì)的穩(wěn)定性較好,價(jià)格較低,因此在實(shí)際應(yīng)用中使用較為多。日照本地電解水制氫設(shè)備
壓縮制氫設(shè)備是一種通過物理過程令氫氣密度增加,從而實(shí)現(xiàn)純化的方法。其通過將自然氣或氣態(tài)氫氣經(jīng)過多重凈化過程后,被送入壓縮機(jī)中進(jìn)行壓縮,壓縮后的氫氣的壓力可以達(dá)到700-900bar,從而達(dá)到純化的目的。其優(yōu)點(diǎn)是適用范圍廣,處理量大,同時(shí)沒有任何排放物,環(huán)保性好。但是由于需要高壓設(shè)備,造價(jià)較高,并且存在一定安全隱患。綜上所述,常見的制氫設(shè)備主要包括水電解制氫設(shè)備、膜分離制氫設(shè)備和壓縮制氫設(shè)備。不同的制氫設(shè)備各有優(yōu)缺點(diǎn),應(yīng)用于不同的領(lǐng)域和環(huán)境。在未來的研發(fā)中,制氫設(shè)備不斷迭代升級,有望在能源轉(zhuǎn)型和氫能產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮更為重要的作用。日照本地電解水制氫設(shè)備