綠氫制取技術(shù)包括利用風(fēng)電、水電、太陽(yáng)能等可再生能源電解水制氫、太陽(yáng)能光解水制氫及生物質(zhì)制氫,其中可再生能源電解水制氫是應(yīng)用**廣、技術(shù)**成熟的方式。電解水制氫,即通過(guò)電能將水分解為氫氣與氧氣的過(guò)程,該技術(shù)可以采用可再生能源電力,不會(huì)產(chǎn)生CO2和其他有毒有害物質(zhì)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(guò)程無(wú)污染、理論轉(zhuǎn)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(jià)占總氫氣成本的60%~80%。PEM電解水制氫技術(shù)目前設(shè)備成本較高。濟(jì)寧專業(yè)電解水制氫設(shè)備公司
理論分解電壓:不計(jì)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(chǎn)生的可逆電動(dòng)勢(shì)電解水的理論分解電壓是1.23V。不過(guò)在實(shí)際操作中,由于電極極化、溶液電阻等因素,實(shí)際分解電壓往往大于理論分解電壓。實(shí)際分解電壓:一般在1.8-2.0V左右。超電壓:電流通過(guò)電極時(shí)產(chǎn)生極化現(xiàn)象,使電極電位偏離平衡值,此偏離值即為超電壓。產(chǎn)生原因:(1)濃差極化:電極過(guò)程某些步驟遲緩,使電極表面附近的反應(yīng)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(xiàn),但實(shí)際電解溫度較高且循環(huán),所以可忽略不計(jì)。(2)活化極化:參加電極反應(yīng)的某些粒子缺少活化能來(lái)完成電子轉(zhuǎn)移,使陽(yáng)極上氧化反應(yīng)難以釋放電子,陰極上還原反應(yīng)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(xiàn)。衡水本地電解水電解水制氫技術(shù)主要分為堿性電解水制氫和質(zhì)子交換膜(PEM)電解水制氫兩種。
制氫項(xiàng)目的成本問(wèn)題始終是個(gè)繞不過(guò)的話題,電費(fèi)成本占?xì)錃獬杀镜?0-80%,電費(fèi)成本高限制了各類制氫項(xiàng)目的進(jìn)展,即便搭配可再生能源電力,也會(huì)因?yàn)槠溟g歇性的特點(diǎn)配套相關(guān)的儲(chǔ)能,增加成本。不管是氫制氨/甲醇/其他,還是可再生能源制氫用于各類應(yīng)用場(chǎng)景,項(xiàng)目目前還沒(méi)有特別好的投資回報(bào)率,目前大多數(shù)的項(xiàng)目都是綁定著風(fēng)光資源在進(jìn)行項(xiàng)目的運(yùn)作,而電網(wǎng)的接入及電網(wǎng)的承載能力又是一大挑戰(zhàn)。但在這個(gè)過(guò)程中,由于競(jìng)爭(zhēng)無(wú)比激烈、投入產(chǎn)出比太差的陰影始終籠罩在制氫設(shè)備廠家的頭頂,部分企業(yè)不再投入資金,部分企業(yè)直接退出生產(chǎn)制造,部分企業(yè)直接放棄了氫能的征程。
新興電解水制氫技術(shù)海水電解制氫:可直接利用海洋資源,但面臨高鹽度、腐蝕性等挑戰(zhàn)。未來(lái)應(yīng)開(kāi)發(fā)抗腐蝕催化劑、適用的交換膜,改進(jìn)電極結(jié)構(gòu)和電解槽裝置。耦合制氫:通過(guò)小分子氧化與析氫反應(yīng)耦合,降**氫能耗,提高能量效率。未來(lái)需深入探究耦合機(jī)制,開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)環(huán)保的技術(shù)并集成到可再生能源系統(tǒng)。研究總結(jié)與展望電解水制氫技術(shù)取得一定進(jìn)展,但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。未來(lái)應(yīng)提升催化劑性能、降低能耗、研制新型設(shè)備,以適應(yīng)可再生能源并網(wǎng)和清潔能源儲(chǔ)存需求,在能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用。該設(shè)備通過(guò)特定的膜過(guò)濾技術(shù),將氫氣從混合氣體中分離出來(lái)。
2023年全球電解水制氫項(xiàng)目開(kāi)始向大型化、萬(wàn)噸級(jí)發(fā)展。據(jù)能景研究統(tǒng)計(jì),2023年1月至12月全球新增建成的電解水制氫項(xiàng)目中,千噸級(jí)以上氫氣產(chǎn)能的項(xiàng)目數(shù)量占比增大,由上一年度同期的約12%提升到了29%。其中,2023年全球至少3項(xiàng)達(dá)到了萬(wàn)噸級(jí)氫氣產(chǎn)能,其中規(guī)模比較大的是中國(guó)中石化新疆庫(kù)車綠氫項(xiàng)目,氫氣產(chǎn)能約2萬(wàn)噸/年,電解槽裝機(jī)260MW。另有1萬(wàn)噸/年氫氣產(chǎn)能項(xiàng)目2項(xiàng),分別為中國(guó)的三峽集團(tuán)內(nèi)蒙古納日松光伏制氫項(xiàng)目,電解槽裝機(jī)70MW;巴西比較大氮肥企業(yè)Unigel位于卡馬薩里的一期綠氨項(xiàng)目(設(shè)計(jì)產(chǎn)能1萬(wàn)噸/年),電解槽裝機(jī)60MW。PEM電解水制氫的系統(tǒng)響應(yīng)速度快,適應(yīng)動(dòng)態(tài)操作。開(kāi)封小型電解水制氫設(shè)備價(jià)格
電解水制氫系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要包括制氫效率、氫氣純度、能耗以及設(shè)備壽命等。濟(jì)寧專業(yè)電解水制氫設(shè)備公司
三種制氫路線:“成本”短期制約,“可持續(xù)”長(zhǎng)期。氫氣制備方式主要包括化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)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(yīng)制備氫氣的技術(shù),可再生電力制氫稱為“綠氫”,是零碳排、可持續(xù)的“路線”,但目前成本仍是制約其普及的瓶頸因素,其規(guī)模化應(yīng)用需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)推動(dòng)降本。影響單位制氫成本的主要因素包括電價(jià)、單位電耗、設(shè)備單價(jià)、運(yùn)行壽命等因素。隨著后續(xù)風(fēng)光發(fā)電LCOE下降、電解槽量產(chǎn)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(yè)副產(chǎn)氫甚至煤制氫,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。濟(jì)寧專業(yè)電解水制氫設(shè)備公司