電解的本質:電能推動電解質溶液中的水分子在電極上發生電化學反應,生成氫氣與氧氣。理論電量:根據法拉第定律,電極反應產物的質量與通入的電量成正比,制取1Nm3氫氣和0.5Nm3氧氣需要的電量為2390Ah,即1mol氫和0.5mol氧的理論電量為53.6Ah。電壓要求:要進行電解,必須在一對電極上加上一定的直流電壓,使電流流過電解槽。U=E+IR+ηH+ηO(操作電壓=水的理論分解電壓+電解電流x電解總電阻+氫超電壓+氧超電壓)。總電阻電壓IR(歐姆損失)由V液、V隔、V極、V接共同組成,當電解材料良好時,操作正常時,后3項影響很小,所以,操作電壓主要包括理論分解電壓、超電壓和電解液電壓損失。極間電壓或小室電壓,一般為1.8~2.5V。電解水制氫技術主要分為堿性電解水制氫和質子交換膜(PEM)電解水制氫兩種。專業電解制氫呼市
電解水制氫系統涵蓋了多個關鍵組件,包括電解槽、電源系統、氣體分離與純化模塊、冷卻體系以及控制系統等。其中,電解槽作為系統的**,其功能在于將水高效地電解為氫氣和氧氣。2、電源系統:負責為電解反應提供必需的直流電源。3、氣體分離與純化系統:該系統主要負責將電解過程中產生的氫氣和氧氣進行有效分離,并進一步對氫氣進行純化處理,以滿足各種特定的使用需求。4、冷卻系統:該系統負責監控并控制電解槽及其相關設備的溫度,以維持系統的穩定運行。5、控制系統:該系統對整個電解過程進行實時監控和精確調節,從而確保電解的穩定性和安全性。東營工業電解水制氫技術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發展勢頭,將促進綠氫產業規模化發展。
該技術是指使用質子(陽離子)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原料的制氫過程。和堿性電解水制氫技術相比,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,并且,PEM電解水制氫技術工作效率更高,易于與可再生能源消納相結合,是目前電解水制氫的理想方案。但是由于PEM電解槽需要在強酸性和高氧化性的工作環境下運行,因此設備需要使用含貴金屬(鉑、銥)的電催化劑和特殊膜材料,導致成本過高,使用壽命也不如堿性電解水制氫技術。
氫能也是一種二次能源。目前,主流的制氫方式主要有化石燃料重整制氫、工業副產氫以及電解水制氫等。化石燃料重整制氫,是以天然氣、煤炭等化石原料,通過蒸汽重整或者部分氧化重整等化學反應,從中提取氫氣,是一種非常重要的制氫方式,但該生產過程中會伴生大量二氧化碳等溫室氣體排放,因此這種方式產出的氫稱為“灰氫”;工業副產氫實際上是“變廢為寶”,是將化工、鋼鐵等工業生產流程里產生的焦爐煤氣、氯堿尾氣等富含氫氣的副產物,經過凈化、提純操作,將氫氣分離提取出來,不過其產量受制于上游工業規模與工況。堿性電解水制氫設備由于電解質的穩定性較好,價格較低,因此在實際應用中使用較為多。
主流電解水制氫技術堿性電解水制氫:技術成熟,已商業化,但存在電流密度低、氣體交叉混合等問題。通過采用微間隙或零間隙結構可提升效率,未來應開發低成本非貴金屬催化劑。質子交換膜電解水制氫:具有高電流密度、高氣體純度等優點,但成本高、材料腐蝕問題突出。研究聚焦于開發非貴金屬催化劑,降低成本并提高材料耐腐蝕性。陰離子交換膜電解水制氫:成本效益高,但處于起步階段,膜材料性能和設備應用有待探索。未來需優化非貴金屬催化劑,開發新型納米結構材料。固體氧化物電解水制氫:高溫下效率高,但穩定性和耐久性不足。研究重點是開發新型材料和催化劑,解決高溫下的穩定性問題。由于PEM電解槽使用純水作為電解原料,產生的氫氣中不會帶入堿霧,有利于提升氫氣品質。本地電解水制氫設備廠家
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。專業電解制氫呼市
電解質一般為30%質量濃度的KOH溶液或者26%質量濃度的NaOH溶液。堿性電解水制氫系統主要包括堿性電解槽主體和輔助系統(BOP)。堿性電解槽主體由端壓板、密封墊、極板、電板、隔膜等零部件組裝而成,電解槽包括數十甚至上百個電解小室,由螺桿和端板把這些電解小室壓在一起形成圓柱狀或正方形,每個電解小室以相鄰的2個極板為分界,包括正負雙極板、陽極電極、隔膜、密封墊圈、陰極電極6個部分。堿性電解槽主要成本構成為:電解電堆組件45%和系統輔機55%;電解槽成本中55%是膜片及膜組件。專業電解制氫呼市