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。PEM電解水制氫的系統響應速度快,適應動態操作。錫林郭勒工業電解水制氫設備
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。烏蘭察布工業電解水制氫設備PEM電解水制氫是潛力的電解水制氫技術,有望成為“綠電+綠氫”生產模式的主流發展趨勢。
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?;剂现卣茪洌且蕴烊粴?、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。
陽離子/質子交換膜水電解技術(PEM)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。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。
電解水的設備主要包括電解槽、電源和電極等組成。其中,電解槽是將水分解成氫氣和氧氣的主要裝置,一般采用的是聚合物電解槽或金屬電解槽。聚合物電解槽具有體積小、重量輕、耐腐蝕、絕緣性能好等優點,但是其耐高溫、高壓、高電流密度等方面的性能較差;金屬電解槽則具有耐高溫、高壓、高電流密度等優點,但是其重量較大、成本較高、耐腐蝕性能較差。因此,在實際應用中需要根據具體情況選擇合適的電解槽。電源是電解水過程中不可或缺的組成部分,它提供給電解槽所需的電能。在電源的選擇上,一般使用的是直流電源,因為電解水需要的是直流電能,而交流電源會導致電解槽中的電極發生電化學反應,從而影響電解效果。電極是電解水過程中起到催化作用的重要組成部分,它可以促進水分子的電解反應,從而提高電解速度和效率。電極的材料一般采用的是鉑、鈀、銥、銠等貴金屬或其合金,因為這些材料具有較好的電化學催化性能。采用PEM水電解制氫技術建造加氫站現場制備綠氫。呼倫貝爾附近電解水制氫設備廠家
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??梢赃_到500Nm3/h。錫林郭勒工業電解水制氫設備
PEM電解水制氫:原理:采用質子交換膜作為固體電解質,以純水為電解原料,通過直流電實現水電解。特點:該技術具有高電流密度、高純度氫氣、快速響應以及高工作效率等優勢。然而,其設備成本相對較高,且需要在強酸性和高氧化性的環境下運行。應用:PEM電解水制氫技術特別適用于需要高純度氫氣的領域,例如燃料電池汽車加氫站、食品工業以及半導體制造等。此外,其迅速響應的特性也使其非常適合與可再生能源結合使用。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。錫林郭勒工業電解水制氫設備