電解水的工藝流程包括水的凈化、電解槽的設(shè)計(jì)、電流密度的控制、氣體的分離和純化等過程。具體流程如下:1.水的凈化:在電解水之前,需要對水進(jìn)行凈化處理,去除其中的雜質(zhì)和離子,以保證電解效率和氫氣的純度。2.電解槽的設(shè)計(jì):電解槽的設(shè)計(jì)需要考慮到電解效率、能耗、耐腐蝕性能等因素,一般采用的是具有高效電解效果和良好耐腐蝕性能的材料。3.電流密度的控制:電流密度是影響電解效率和氫氣純度的重要因素,一般采用的是0.1~0.5 A/cm2的電流密度。4.氣體的分離和純化:在電解水過程中,氫氣和氧氣會同時(shí)產(chǎn)生,需要通過分離和純化的方法將氫氣和氧氣分開,并去除其中的雜質(zhì)和水分,以得到純凈的氫氣。水電解制氫被認(rèn)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。東營PEM電解水制氫設(shè)備
三種制氫路線:“成本”短期制約,“可持續(xù)”長期。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。阿拉善本地電解水制氫設(shè)備廠家排名PEM電解槽的單位成本仍然遠(yuǎn)高于堿性電解槽。
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(zhì)(如氫氧化鉀或氫氧化鈉)作為導(dǎo)電介質(zhì),在電解槽中進(jìn)行水電解。特點(diǎn):技術(shù)成熟穩(wěn)定,成本相對較低,但反應(yīng)速度較慢,能量效率相對較低,且產(chǎn)生的氫氣純度不高,需要進(jìn)行后續(xù)處理。應(yīng)用:適用于大規(guī)模工業(yè)制氫,尤其是在電力成本較低的地區(qū)。
2023年全球電解水制氫項(xiàng)目建設(shè)的主要推動(dòng)者為各國各領(lǐng)域企業(yè)、地方。其中,各國能源、化工及交通領(lǐng)域的企業(yè)是直接推動(dòng)方,主要基于自身傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的綠色轉(zhuǎn)型展開。如中國中石化新疆庫車綠氫項(xiàng)目,制取綠氫用于中石化旗下的塔河煉化替代傳統(tǒng)天然氣制氫;國際航運(yùn)馬士基推動(dòng)的丹麥Aabenraa港口綠氫制甲醇項(xiàng)目,為馬士基旗下的甲醇船舶提供零碳甲醇燃料。其次,各國的財(cái)政支持也是電解水制氫項(xiàng)目推進(jìn)的重要因素,典型的如瑞典鋼鐵企業(yè)Ovako建成的綠氫替代傳統(tǒng)燃料冶金項(xiàng)目,綠氫產(chǎn)能約3千噸/年,其中瑞典能源署提供了30%以上的建設(shè)資金。傳統(tǒng)的堿性電解槽制氫,主要是以氫氧化鉀為電解質(zhì)。
主流電解水制氫技術(shù)堿性電解水制氫:技術(shù)成熟,已商業(yè)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(jié)構(gòu)可提升效率,未來應(yīng)開發(fā)低成本非貴金屬催化劑。質(zhì)子交換膜電解水制氫:具有高電流密度、高氣體純度等優(yōu)點(diǎn),但成本高、材料腐蝕問題突出。研究聚焦于開發(fā)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(shè)備應(yīng)用有待探索。未來需優(yōu)化非貴金屬催化劑,開發(fā)新型納米結(jié)構(gòu)材料。固體氧化物電解水制氫:高溫下效率高,但穩(wěn)定性和耐久性不足。研究重點(diǎn)是開發(fā)新型材料和催化劑,解決高溫下的穩(wěn)定性問題。中國已有超過百個(gè)在建和規(guī)劃中的電解水制氫項(xiàng)目,涵蓋了石油煉化、化工合成、鋼鐵冶煉和交通等多個(gè)領(lǐng)域。衡水專業(yè)電解水制氫設(shè)備廠家
水電解制氫設(shè)備是將水分解成氫和氧的方法,將電流通過水電解槽內(nèi)的電極,在負(fù)極處放電,把水分解成氫和氧。東營PEM電解水制氫設(shè)備
在電解水制氫時(shí),水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),在陰極產(chǎn)生氫氣,在陽極產(chǎn)生氧氣。純水作為電解質(zhì)時(shí),為弱電解質(zhì),電離程度低,且導(dǎo)電能力較差,因此往往會在水溶液中加入容易電離的電解質(zhì)用于增加電解液的導(dǎo)電性。堿性電解質(zhì)制氫的效果較好,不會腐蝕電極和電解池中的設(shè)備,通常采用濃度為20%~30%的KOH或者NaOH溶液作為電解質(zhì),并且通常用鍍鎳鋼板或者鎳銅鐵作為陽極催化劑,鍍有鎳或者鎳鈷合金的鋼材則作為陰極催化劑,運(yùn)行時(shí),施加的電壓一般在1.9 V到2.6 V之間。東營PEM電解水制氫設(shè)備