使用純水電解,避免了潛在的環境污染,對環境友好;在工業領域,PEM水電解制備的綠氫應用于合成氨、煉油、化工、鋼鐵等碳密集型行業,有助于實現雙碳目標;在交通領域,采用PEM水電解制氫技術建造加氫站現場制備綠氫,應用于燃料電池汽車、鐵路、航空及航運等領域;在電力領域,將風力、光伏等新能源電力接入氫儲能系統,用于電解水制取綠氫,制得的氫氣儲存在儲氫罐中,需要時再將氫氣結合氫燃料電池發電并網,為電網供電,由此可以解決大規模消納可再生能源的問題。PEM電解槽無需嚴格控制膜兩側壓力,具有快速啟動停止和快速功率調節響應的優勢。阿拉善附近電解水制氫設備
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。東營附近電解水制氫設備企業PEM電解水制氫技術基本成熟,進入了商業化早期階段。
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點,通過尺寸和形貌調控、導電載流子材料復合、原子摻雜、晶相調控、非晶態工程、界面工程等設計策略,可提高其催化活性。開發高效、低成本的催化劑是電解水制氫的關鍵步驟。貴金屬催化劑由于其成本高、存儲量低,難以支持大規模應用。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,過渡金屬催化劑結構不穩定,催化機理復雜,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。
堿性電解水制氫設備主要有電氣部分、電解槽、分離框架、純化系統、冷卻系統、補水配堿系統、氮氣吹掃系統、壓縮空氣系統組成。1、電氣部分主要包括:電壓器、整流柜、控制柜、配電柜。變壓器:把前端高壓電(比如10KV)變成適合電解槽使用的電壓。整流柜:電解槽電解時使用的是直流電,整流柜將交流轉換成直流。控制柜:控制系統實行PLC自動控制,設置人機界面。主要由PLC系統、儀表、繼電器等組成,是整個制氫和純化設備的控制中心。配電柜:給系統內循環泵、補水泵等供電。其優點是適用范圍廣,處理量大,同時沒有任何排放物,環保性好。
氫能因其清潔、可再生、熱值高等優點被人們認為是能源。在眾多的制氫方法中,電解水制氫是理想的生產技術之一。電解水制氫具有環境友好、產氫純度高、可與可再生能源結合等優點,滿足未來發展的要求。然而,目前還沒有大規模的可再生制氫系統可以與傳統的化石燃料制氫系統競爭。氫是一種可再生的清潔能源,在未來占有重要地位,其制備、儲存、運輸和應用都引起了廣泛的關注。目前,制氫的主要技術手段包括化石能源重整制氫、工業副產品提取氫氣、電解水制氫等。傳統的化石燃料制氫技術比較成熟,但化石燃料資源有限。燃燒時,它會造成碳排放,嚴重污染環境。工業副產氫氣是指從焦爐氣、氯堿尾氣等工業生產的副產品中提取氫氣。由于工藝限制,該方法生產的氫氣純度較低,且生產過程中仍存在污染問題。隨著綠氫產業備受重視,帶動電解水制氫設備需求大幅上漲,設備訂單同比也明顯增長。東營附近電解水制氫設備企業
國內利用可再生能源耦合PEM電解水制氫的項目也相對偏少。阿拉善附近電解水制氫設備
從近年來發布的氫能相關主要國家政策和相關戰略可以看出:氫能 2020 年列入能源范疇,2022 年上升至國家能源戰略高度,這與提出碳達峰碳中和目標和能源飯碗端在自己手中的指示,與中石化打造氫能公司目標是一致的。目前成熟的電解水技術為堿水電解和質子交換電解。從國際能源署預測,全球制氫技術仍以堿性電解水為主。從今年季度國內上馬的制氫項目也可以看出全部為堿性電解制氫技術。2022 年中國堿性電解水制氫設備的出貨量約 800MW,質子交換膜電解水制氫設備的出貨量約 24MW,在 2021 年基礎上實現翻番,2023 年上半年已公開招標項目裝機規模超 400MW,絕大多數均采用堿性水電解制氫技術,預計 2023 年國內電解槽訂單量將超 1GW 水平。阿拉善附近電解水制氫設備