堿性電解水技術是電解水技術中發(fā)現(xiàn)得早的,也是目前電解水技術中為成熟的。其原理可以簡單地描述為:在兩個電極之間施以直流電,并用隔膜將陰陽兩極分離開來,在陽極,OH-發(fā)生氧化反應生成氧氣,在陰極,H+被還原生成氫氣,如圖 1-1 所示。通常高比表面的鍍鎳鋼板或者鎳銅鐵作為陽極催化劑,并在上面負載錳、鎢和釕的氧化物,質量分數為 30%的 KOH 或者 Na OH 溶液作為電解液,鍍有高比表面鎳或者鎳鈷合金的鋼材則作為陰極催化劑,運行時,槽壓一般在 1.9 V 到 2.6 V 之間。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(yè)。保定小型電解水制氫設備
2024年至2025年,隨著各國補助力度加大與更多大型項目落地,國際電解水制氫產能或將繼續(xù)成番增長。一方面,海外有較多大型規(guī)劃綠氫項目儲備,全球經過投資決議的萬噸級電解水制氫項目已有近50項;另一方面,全球尤其歐洲各國對綠氫生產的補貼資金逐漸到位,疊加航運、化工等領域對零碳燃料與零碳原料的需求增長,或會推動2024年多項萬噸級項目落地開工。能景研究結合各國項目規(guī)劃、補貼進展、碳市場等多方面預測,樂觀情境下,到2025年底全球(含中國)綠氫累計產能或將增長至約140萬噸/年,到2030年底全球(含中國)綠氫累計產能或將增長至約1600萬噸/年。鄭州PEM電解水制氫設備廠家壓縮制氫設備是一種通過物理過程令氫氣密度增加,從而實現(xiàn)純化的方法。
電解水制氫系統(tǒng)主要由電解槽、分離器、洗滌器、冷卻器、供水、加堿等設備組成。電解槽是電解水制氫系統(tǒng)的**設備,為了降低水的電阻,提高電解效率,必須在水中加入NaOH或KOH電解質,配成30%左右的堿液注入電解槽。制氫環(huán)節(jié)是雙碳目標的提出使“綠氫”成為減碳脫碳的重要途徑。其中,電解水制氫是重要的制取綠氫的方法。電解水制氫規(guī)模的提升,也使電解槽市場迅速增長。根據HengCe(恒策咨詢)的統(tǒng)計及預測,2023年全球水電解制氫設備市場銷售額達到了11.96億美元,預計2030年將達到171.4億美元,年復合增長率(CAGR)為45.6%(2024-2030)。地區(qū)層面來看,中國市場在過去幾年變化較快,2023年市場規(guī)模為百萬美元,約占全球的%,預計2030年將達到百萬美元,屆時全球占比將達到%。
目前,氫氣的制取有三種較為成熟的技術路線:1、以煤炭、天然氣為的化石原料制氫,該技術路線的成本較低、技術成熟,但存在大量溫室氣體的排放,企業(yè)有:中國石化、中國石油等;2、以焦爐煤氣、氯堿尾氣為的工業(yè)副產制氫,該技術路線成本較低,但存在受到原料供應和地點的限制,企業(yè)有:美錦能源、鎮(zhèn)洋發(fā)展等;3、以堿性電解槽和質子交換膜電解槽為的電解水制氫,該技術路線成本較高,制氫成本受限于電價,企業(yè)有:隆基綠能、陽光電源、寶豐能源等。水電解制氫被認為是未來制氫的發(fā)展方向,特別是利用可再生能源電解水制氫。
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%。電解槽的基本組成單位是電解池。PEM電解水制氫設備山東
PEM電解水制氫裝置輔助系統(tǒng)包括四大系統(tǒng):電源供應系統(tǒng)、氫氣干燥純化系統(tǒng)、去離子水系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。保定小型電解水制氫設備
在直流電作用下,水分子在陰極發(fā)生還原反應,生成氫氣和氫氧根離子(OH–),氫氧根離子在電場和氫氧側濃度差的作用下穿過隔膜到達陽極,在陽極一側發(fā)生析氧反應,生成氧氣和水。電解槽裝配時浸沒在高濃度(20%~30%)的KOH 溶液中,此時離子電導率比較大,主要缺點是電解液具有腐蝕性,NaOH 和NaCl 溶液也可作電解液,但不常用。堿槽的電解池分成兩個電極,電極將氣密隔膜分開。由于隔膜的阻礙,氫氣和氧氣不會通過隔膜混合在一起,但是電解液卻可以通過隔膜進入另一側。制氫系統(tǒng)運行時,氫氣和堿液的混合液以及氧氣與堿液的混合液分別經過氣水分離器,將氣體和溶液分離,堿液回流至電解槽,氫氣和氧氣分別進入純化裝置提純后進行收集。保定小型電解水制氫設備