電解的本質(zhì):電能推動電解質(zhì)溶液中的水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),生成氫氣與氧氣。理論電量:根據(jù)法拉第定律,電極反應(yīng)產(chǎn)物的質(zhì)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(jìn)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(dāng)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。水電解制氫有不同的類型,主要根據(jù)使用的電解質(zhì)和傳導(dǎo)的離子種類來區(qū)分。赤峰小型電解水
在電解水制氫時,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,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,運行時,施加的電壓一般在1.9 V到2.6 V之間。濟寧專業(yè)電解水制氫設(shè)備廠家排名隨著氫燃料電池技術(shù)的突破,市場對氫的需求逐漸增長。
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(yè)副產(chǎn)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(xué)反應(yīng),從中提取氫氣,是一種非常重要的制氫方式,但該生產(chǎn)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(chǎn)出的氫稱為“灰氫”;工業(yè)副產(chǎn)氫實際上是“變廢為寶”,是將化工、鋼鐵等工業(yè)生產(chǎn)流程里產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣等富含氫氣的副產(chǎn)物,經(jīng)過凈化、提純操作,將氫氣分離提取出來,不過其產(chǎn)量受制于上游工業(yè)規(guī)模與工況。
電解質(zhì)一般為30%質(zhì)量濃度的KOH溶液或者26%質(zhì)量濃度的NaOH溶液。堿性電解水制氫系統(tǒng)主要包括堿性電解槽主體和輔助系統(tǒng)(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(shù)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(fù)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(gòu)成為:電解電堆組件45%和系統(tǒng)輔機55%;電解槽成本中55%是膜片及膜組件。電解水制氫原料為水、過程無污染、理論轉(zhuǎn)化效率高、獲得的氫氣純度高。
堿性水電解制氫(ALK)設(shè)備技術(shù)成熟、投資成本低,是現(xiàn)階段商業(yè)運行的主要設(shè)備,技術(shù)發(fā)展向擴大設(shè)備規(guī)模、提高寬負(fù)荷調(diào)節(jié)能力、保障運行穩(wěn)定等方向發(fā)展。質(zhì)子交換膜水電解制氫(PEM)設(shè)備成本較高,但具有能耗低和運行靈活等優(yōu)勢,目前技術(shù)發(fā)展向加大設(shè)備功率、提高電流密度和降低成本等方向發(fā)展。陰離子交換膜水電解制氫(AEM)兼具PEM的風(fēng)光耦合以及堿性槽無貴金屬、價格低的特點,但是目前AEM膜壽命仍存不確定性,暫時較難適配工程化需求。固體氧化物水電解制氫(SOEC)具有高效、可逆、材料成本低廉等優(yōu)點,但在電解堆集成、電解槽堆設(shè)計結(jié)構(gòu)優(yōu)化、電極和封接等材料及技術(shù)仍需重點突破。因此,SOEC、AEM等技術(shù)目前還有待進(jìn)一步研發(fā)以實現(xiàn)商業(yè)化。通過直接電解純水產(chǎn)生高純氫氣(不加堿),電解池只電解純水即可產(chǎn)氫。衡水工業(yè)電解水制氫設(shè)備廠家排名
電解水制氫作為目前綠氫制備手段之一,備受世界各國關(guān)注。赤峰小型電解水
甲醇與水在一定的溫度和壓力下,通過催化劑的作用,發(fā)生催化裂解反應(yīng)和一氧化碳變換反應(yīng),終產(chǎn)生氫氣與二氧化碳的混合氣體。這個反應(yīng)系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜,涉及多個組分和反應(yīng)。主要反應(yīng)包括甲醇的加水裂解,生成一氧化碳和氫氣,以及一氧化碳與水反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣。經(jīng)過換熱、冷凝和分離后,可以得到氫含量約為74%、二氧化碳含量約為5%以及一氧化碳含量約為5%的轉(zhuǎn)化氣。甲醇的單程轉(zhuǎn)化率高達(dá)95%以上,未反應(yīng)的原料則循環(huán)使用。隨后,轉(zhuǎn)化氣通過變壓吸附裝置進(jìn)行分離提純,從而獲得高純度的氫氣。PSA變壓吸附工藝是氫氣分離的重要方法。它利用氣體組份在吸附床中的吸附特性差異,實現(xiàn)氫氣的分離提純。在固定吸附床中,通過充填吸附劑,含氫混合氣體在特定壓力下進(jìn)入吸附床。由于不同組份的吸附特性不同,它們會在吸附床的不同位置形成吸附富集區(qū)。強吸附組份(如二氧化碳)會富集在吸附床的入口端,而弱吸附組份(如氫氣)則會富集在出口端。通過這種方式,可以實現(xiàn)氫氣的有效分離提純。PSA變壓吸附技術(shù)能夠制取出純度高達(dá)99%~999%的氫氣。赤峰小型電解水