電解水制氫的操作步驟主要是:第一步,準備電解槽,將兩個電極分別插入水中,保持適當間距,通電后水開始分解。第二步,選擇合適電極,通常是一種不容易被氧化的材料,例如鉑或鎢。第三步,選用合適電流,通電后應選擇合適的電流實現水的電解,電流的大小取決于反應條件和電極的大小。第四步,產氣收集,當電極的電流通過水時,氫氣和氧氣分別分解,并聚集在相應電極周圍,可以用一個導管或管道將產生的氫氣收集起來。第五步,分離氫氣,氫氣可以通過壓縮或直接與空氣相接觸來分離收集。壓縮制氫設備是一種通過物理過程令氫氣密度增加,從而實現純化的方法。棗莊工業電解水
電解水制氫系統主要由電解槽、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。制氫環節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。電解水制氫規模的提升,也使電解槽市場迅速增長。根據HengCe(恒策咨詢)的統計及預測,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)。地區層面來看,中國市場在過去幾年變化較快,2023年市場規模為百萬美元,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%。洛陽PEM電解水制氫設備銷售水電解制氫被認為是未來制氫的發展方向,特別是利用可再生能源電解水制氫。
目前工業界主流堿性電解槽3000A/m2對應的小室槽壓為1.85V左右,少數新銳產品能達到6000A/m2@1.85V。但是,需要著重提醒的是,雖然大量學術論文中達到了很好的技術指標,但是測試的方法卻達不到工業標準。“工欲善其事必先利其器”,為了快速獲得與工業場景對標的有效數據,就需要在工業標準的復合隔膜堿性電解槽上進行測試。采用工業標準的硬件和方法來測試催化電極,以國內學術界在電解水制氫領域內的規模和實力,研發潛力將被快速激發和釋放,對國內堿性電解槽行業帶來性的貢獻。
灰氫是指通過化石燃料(如煤炭、石油、天然氣等)燃燒或重整制取的氫氣。在生產過程中,會釋放大量的二氧化碳,因此被稱為“灰氫”。這種制氫方式成本較低,但對環境影響較大,是目前全球主要的氫氣生產方式。藍氫是在灰氫的基礎上,應用碳捕集與封存技術(CCUS),將生產過程中產生的二氧化碳捕獲并封存,從而減少碳排放。雖然藍氫的碳排放強度相對較低,但由于需要額外的碳捕集和封存技術,其生產成本較高。綠氫目前沒有統一定義,國內俗稱的綠氫就是可再生氫,即通過使用可再生能源(例如太陽能、風能、核能等非化石能源)制造的氫氣。現階段電解水是主要的將這些外部能源吸收并生產出氫氣的方式,力爭實現零碳排放。采用PEM水電解制氫技術建造加氫站現場制備綠氫。
在直流電作用下,水分子在陰極發生還原反應,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。綠氫產業將在資源稟賦相對較好、應用場景比較豐富的區域率先發展。赤峰本地電解水制氫設備
傳統的堿性電解槽制氫,主要是以氫氧化鉀為電解質。棗莊工業電解水
電解水制氫的基本原理是在直流電的作用下,水分子在電解槽中被分解成氫離子和氫氧根離子,氫離子在陰極得到電子還原成氫氣,而氫氧根離子在陽極失去電子氧化成氧氣。堿性電解水制氫:原理:利用堿性電解質(如氫氧化鉀或氫氧化鈉)作為導電介質,在電解槽中進行水電解。特點:技術成熟穩定,成本相對較低,但反應速度較慢,能量效率相對較低,且產生的氫氣純度不高,需要進行后續處理。應用:適用于大規模工業制氫,尤其是在電力成本較低的地區。棗莊工業電解水