氫能近兩年市場規(guī)模呈突飛猛進的態(tài)勢,呈現(xiàn)出項目規(guī)模大、客戶較為集中、要求更專業(yè)的特點。客戶群集中在煤化工、石油化工、氣體公司等行業(yè)。制氫單位成本 LCOH 仍是限制綠氫普遍應(yīng)用的關(guān)鍵,而作為生命周期達 20 年以上的化工裝置,其運行的安全、穩(wěn)定對 LCOH 的影響很大。前述客戶群對制氫裝備這一雖具有較長應(yīng)用歷史,但 2000 年以來一直未大規(guī)模應(yīng)用于降碳場景的技術(shù)產(chǎn)品持一定程度的觀望態(tài)度,即對設(shè)備的壽命、利用率、衰減等關(guān)乎裝備安全、穩(wěn)定、可靠運行的指標十分關(guān)注。此外,前述客戶群期望廠商能夠提供這些指標的支撐素材和邏輯,以獲得金融機構(gòu)的資金支持。PEM電解槽的產(chǎn)氫純度通常在99.99%左右。邯鄲小型電解水制氫設(shè)備廠家
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,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)具有很強的實用性,但仍處于實驗研究階段。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)進行深度研究。許昌小型電解水制氫設(shè)備廠家固體氧化物電解水制氫設(shè)備可以實現(xiàn)高溫、高效率的制氫過程,并且具有較高的穩(wěn)定性,但是設(shè)備成本較高。
貴金屬、貴金屬合金及其氧化物仍然是性能比較好的催化劑。然而,貴金屬催化劑的使用成本較高,開發(fā)高性能、低成本的催化劑非常重要。過渡金屬催化劑和非金屬催化劑具有制備成本低的優(yōu)點,通過尺寸和形貌調(diào)控、導(dǎo)電載流子材料復(fù)合、原子摻雜、晶相調(diào)控、非晶態(tài)工程、界面工程等設(shè)計策略,可提高其催化活性。開發(fā)高效、低成本的催化劑是電解水制氫的關(guān)鍵步驟。貴金屬催化劑由于其成本高、存儲量低,難以支持大規(guī)模應(yīng)用。過渡金屬和非金屬材料成本低,具有較大的豐度,是替代貴金屬催化劑的理想材料。圖7比較了不同類型的催化劑。與貴金屬催化劑相比,過渡金屬催化劑結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,催化機理復(fù)雜,非金屬催化劑的活性有待提高。這三類電解水制氫催化劑都有待進一步研究。
制氫效率方面,行業(yè)成熟產(chǎn)品的直流電耗普遍在4.5kWh/Nm3左右,隆基氫能發(fā)布的Hi1系列電解槽可以實現(xiàn)4.3、4.1kWh/Nm3的直流電耗,可以行業(yè)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(yè)尚未形成清晰的制氫壓力方向,不同廠家技術(shù)理念也各不相同,應(yīng)結(jié)合不同壓力方案的成本、性能、可靠性差異選擇合適的一種。 該設(shè)備通過特定的膜過濾技術(shù),將氫氣從混合氣體中分離出來。
在雙碳目標驅(qū)動下,中國電解水制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,產(chǎn)業(yè)鏈端入局企業(yè)在迅速增加,應(yīng)用端在逐步突破。中國布局電解水制氫的企業(yè)數(shù)量快速增加,據(jù)統(tǒng)計,電解槽裝備企業(yè)數(shù)量已超百家,產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)已超二百家。自2021年至今,國內(nèi)已有接近40款堿性電解槽產(chǎn)品發(fā)布。中國已有超過百個在建和規(guī)劃中的電解水制氫項目,涵蓋了石油煉化、化工合成、鋼鐵冶煉和交通等多個領(lǐng)域。接近75%的綠氫項目坐落于三北地區(qū),約80%的項目采用堿性電解水制氫技術(shù)。它具備將大量可再生能源電力轉(zhuǎn)移到難以深度脫碳工業(yè)部門的潛力。煙臺工業(yè)電解水制氫設(shè)備價格
常見的電解水制氫設(shè)備包括堿性電解水制氫設(shè)備、酸性電解水制氫設(shè)備和固體氧化物電解水制氫設(shè)備。邯鄲小型電解水制氫設(shè)備廠家
電解水制氫是一種利用電將水分子分解為氫氣和氧氣的綠色高效制氫技術(shù)。電解水制氫的技術(shù)有很多,如堿性水電解、質(zhì)子交換膜、高溫固體氧化物和陰離子交換膜電解等。電解水制氫純度高,能作為儲能載體儲存富余可再生能源。電解水制氫的整個過程只消耗水和電,不消耗其他化石資源。工藝簡單,操作方便,無碳產(chǎn)品,清潔無污染。設(shè)備占地面積小,多臺設(shè)備可同時生產(chǎn),操作靈活。但同時,電解水制氫也是一種昂貴的制氫技術(shù)。生產(chǎn)氫氣的主要功耗約為4.5~5.5 kW h m?3。邯鄲小型電解水制氫設(shè)備廠家