三種制氫路線:“成本”短期制約,“可持續”長期。氫氣制備方式主要包括化石燃料制氫、工業副產氫和電解水制氫三類。其中電解水制氫是利用水的電解反應制備氫氣的技術,可再生電力制氫稱為“綠氫”,是零碳排、可持續的“路線”,但目前成本仍是制約其普及的瓶頸因素,其規模化應用需要產業鏈各環節推動降本。影響單位制氫成本的主要因素包括電價、單位電耗、設備單價、運行壽命等因素。隨著后續風光發電LCOE下降、電解槽量產降本、效率提升和壽命增加,電解水制氫成本有望逐步接近工業副產氫甚至煤制氫,實現經濟性。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。通遼小型電解水制氫技術
從常遠的角度來看,通過電解水制取的綠色氫氣是未來發展的主旋律,光伏產生的富余綠色電力用來電解水,制備成氫氣,并存儲起來。這種模式是目前人類為理想的綠色能源組合方式。我國發展光伏和氫能源,可以有效降低溫室氣體的排放,是碳中和和碳達峰的宏偉目標的重要舉措。同時,由于氫能源的存儲和運輸可以跨越時間和地點,當未來十幾年后,我國的能源安全就能得到更好的保障。電解水制取氫氣的過程中沒有溫室氣體的排放,屬于綠氫,是比較符合人類環保要求的一種氫氣制取方式。電解水制氫主要有四種技術路線:堿性電解水制氫(ALK)、質子交換膜電解水制氫(PEM)、固體氧化物電解水制氫(SOEC)、陰離子交換膜電解水制氫(AEM)。專業電解制氫河南在未來的研發中,制氫設備不斷迭代升級,有望在能源轉型和氫能產業中發揮更為重要的作用。
理論分解電壓:不計任何損耗,只考慮水的自由能變化(電功),該電壓用于克服電解產生的可逆電動勢電解水的理論分解電壓是1.23V。不過在實際操作中,由于電極極化、溶液電阻等因素,實際分解電壓往往大于理論分解電壓。實際分解電壓:一般在1.8-2.0V左右。超電壓:電流通過電極時產生極化現象,使電極電位偏離平衡值,此偏離值即為超電壓。產生原因:(1)濃差極化:電極過程某些步驟遲緩,使電極表面附近的反應物離子濃度低于電解液中的濃度,電極電位偏離平衡電位。高電流密度下容易出現,但實際電解溫度較高且循環,所以可忽略不計。(2)活化極化:參加電極反應的某些粒子缺少活化能來完成電子轉移,使陽極上氧化反應難以釋放電子,陰極上還原反應難以吸收電子,電極電位偏離平衡電位。低電流密度下容易出現。
電解液的電阻受多種因素的影響。首先是電解液的種類和濃度。例如,在堿性電解液中,氫氧化鉀(KOH)濃度的變化會改變電解液的導電性。一般而言,濃度越高,離子數量越多,導電性越好,電阻越小,電壓損耗也會相應降低。但是過高的濃度可能會導致其他問題,如腐蝕電極等。其次是溫度。溫度升高,電解液中離子的運動速度加快,離子遷移率增加,使得電解液的電阻減小。例如,當溫度從20℃升高到80℃時,氫氧化鉀電解液的電阻會降低,從而減少電壓損耗。另外,電解池的幾何結構也會影響電壓損耗。電極間距越大,離子傳輸的距離越長,電解液的電阻就越大,電壓損耗也就越大。同時,電解池的形狀、電極的大小和排列方式等也會對電解液的電阻產生一定的影響。國內大多數工業級可再生能源電解水制氫應用項目仍然以堿性水電解為主。
近日,上海氫晨新能源科技有限公司(以下簡稱“氫晨科技”)、海德氫能等上游制氫企業相繼發布新一代電解槽產品,在功率、性能及制氫效率等方面均有提高。電解水制氫作為目前制取綠氫主要的方式,市場規模正不斷擴大。隨著制氫裝備性能提升、成本下降,我國制氫設備自主技術創新呈現加速發展勢頭,將進一步促進綠氫產業規模化發展。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。中信建投氫能月報顯示,截至今年5月,2023年電解槽可見訂單裝機量已達到1116兆瓦,較2022年全年高出約54.57%。PEM電解水制氫技術基本成熟,進入了商業化早期階段。許昌本地電解水制氫設備產量
取決于功率的大小,一個PEM電解槽包含數十甚至上百個電解池。通遼小型電解水制氫技術
綠氫制取技術包括利用風電、水電、太陽能等可再生能源電解水制氫、太陽能光解水制氫及生物質制氫,其中可再生能源電解水制氫是應用**廣、技術**成熟的方式。電解水制氫,即通過電能將水分解為氫氣與氧氣的過程,該技術可以采用可再生能源電力,不會產生CO2和其他有毒有害物質的排放,從而獲得真正意義上的“綠氫”。電解水制氫原料為水、過程無污染、理論轉化效率高、獲得的氫氣純度高,但該制氫方式需要消耗大量的電能,其中電價占總氫氣成本的60%~80%。通遼小型電解水制氫技術