在雙碳目標驅動下,中國電解水制氫產業發展迅速,產業鏈端入局企業在迅速增加,應用端在逐步突破。中國布局電解水制氫的企業數量快速增加,據統計,電解槽裝備企業數量已超百家,產業鏈相關企業已超二百家。自2021年至今,國內已有接近40款堿性電解槽產品發布。中國已有超過百個在建和規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域。接近75%的綠氫項目坐落于三北地區,約80%的項目采用堿性電解水制氫技術。國內生產的PEM電解槽單槽制氫規模大約在200 Nm3/h,國外生產的PEM電解槽單槽制氫規模可以達到500Nm3/h。石家莊專業電解水制氫設備產量
在電解水制氫過程中,由于水是一種弱電解質,一般會添加其他電解質。電解質的選擇會影響制氫設備的使用壽命、能源消耗和成本。根據電解質的不同,可分為堿性溶液、質子交換膜、固體氧化物、小分子溶液、海水等。堿性溶液電解質成本低、腐蝕性高、設備壽命短,是比較成熟的技術。質子膜電解質具有效率高、成本高等特點,是一種較為成熟的技術。固體氧化物電解質耐久性差,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的技術具有很強的實用性,但仍處于實驗研究階段。在電解質的開發過程中,需要研究電解質與催化劑的相容性,以及電解質與能量波動的相容性。未來對氫能的需求將繼續增長,因此水電解用的電解質引起了廣泛的關注。研究人員正在從不同的角度對電解質進行深度研究。張家口電解水制氫設備公司燃料電池汽車被視為整個綠氫行業的先導產業,但下一步的關鍵是成本下降,同時帶動更大場景更大規模應用。
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。
從目前國內外綠氫產能和項目分布來看,我國綠氫產業處于快速起步階段,光伏制氫的裝機和應用規模在近幾年集中爆發,正在運行的電解槽制氫系統多為全新產品或處于設計壽命期內,尚未出現大批量的性能衰減故障或退役等可靠性問題。因此目前國內廠商主要關注制氫系統的能耗、成本等產品參數,電解槽及系統的性能退化與可靠性等方面尚未引起普遍重視。國產制氫系統的一些關鍵零部件,尤其是電解槽隔膜和電極的產能和技術主要來自進口,由于材料和技術受限,多數中小型制氫系統廠商缺乏關鍵材料和零部件的檢驗檢測能力,一些大型企業雖然具備一定的測試能力,從行業整體來看仍處于初級階段,并且新老技術上存在嚴重脫節。中國已有超過百個在建和規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域。
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??梢赃_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。PEM電解水制氫的系統響應速度快,適應動態操作。廊坊工業電解水制氫設備銷售
PEM電解水制氫技術具有電流密度大、氫氣純度高、響應速度快等優點,PEM電解水制氫技術工作效率更高。石家莊專業電解水制氫設備產量
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。石家莊專業電解水制氫設備產量