電解水制氫,即通過電能將水分解為氫氣與氧氣的過程,該技術(shù)可以采用可再生能源電力,不會產(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、過程無污染、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%。堿性電解水制氫技術(shù)已有數(shù)十年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),在20世紀(jì)中期就實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化,商業(yè)成熟度高,運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富,國內(nèi)一些關(guān)鍵設(shè)備主要性能指標(biāo)均接近于國際先進(jìn)水平,單槽電解制氫量大,易適用于電網(wǎng)電解制氫。但是,該技術(shù)使用的電解質(zhì)是強(qiáng)堿,具有腐蝕性且石棉隔膜不環(huán)保,具有一定的危害性。氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用很多的二次能。內(nèi)蒙古電解水 pem 招標(biāo)
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。常見的有以下幾種:-質(zhì)子交換膜(PEM)水電解:使用固態(tài)聚合物膜作為電解質(zhì),傳導(dǎo)H +離子。具有高效率、高純度、低溫度、低壓力等優(yōu)點(diǎn),但也有成本高、壽命短、易堵塞等缺點(diǎn)。-堿性水電解:使用液態(tài)堿性溶液(如NaOH或KOH)作為電解質(zhì),傳導(dǎo)OH -離子。具有成本低、壽命長、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),但也有效率低、純度差、高溫度、高壓力等缺點(diǎn)。固體氧化物(SOEC)水電解:使用固態(tài)陶瓷材料作為電解質(zhì),傳導(dǎo)O 2-離子。具有高效率、高純度、可逆性等優(yōu)點(diǎn),但也有成本高、壽命短、高溫度(700~800℃)等缺點(diǎn)。內(nèi)蒙古PEM電解水制氫設(shè)備價(jià)格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。
水電解制氫是利用電能將水分解為氫氣和氧氣的過程,可以用下面的化學(xué)方程式表示:2H 2O ----->2H2 + O2水電解制氫需要一個(gè)電解槽,其中有兩個(gè)電極(陽極和陰極),分別連接到電源的正負(fù)極。水在電解槽中充當(dāng)電解質(zhì),可以傳導(dǎo)電流。當(dāng)通電時(shí),水在陽極發(fā)生氧化反應(yīng),生成氧氣和正電荷的氫離子(H +)。而在陰極發(fā)生還原反應(yīng),氫離子與負(fù)電荷的電子(e -)結(jié)合生成氫氣。具體的反應(yīng)如下:陽極反應(yīng):2H 2 O -----> O 2 + 4H + + 4e -陰極反應(yīng):4H + + 4e - 2H 2水電解制氫的效率取決于所需的電壓和實(shí)際消耗的電能。理想情況下,水電解制氫只需要1.23 V的電壓,這是水分解為氫氣和氧氣所需的**小熱力學(xué)勢差。但實(shí)際上,由于電極材料、電解質(zhì)、溫度、壓力、反應(yīng)動力學(xué)等因素的影響,水電解制氫需要更高的電壓才能進(jìn)行,一般在1.8~2.4 V之間。因此,水電解制氫的效率一般在50~80%之間。
在電解水制氫中,有幾個(gè)重要的參數(shù)需要考慮,包括電解池的電壓、電流密度、電解液的種類和濃度等。這些參數(shù)對電解水制氫的效率、成本和環(huán)境影響等方面都有影響。 電解水制氫的優(yōu)點(diǎn)包括:1.低污染:電解水制氫不會產(chǎn)生任何污染物,只會產(chǎn)生氫氣和氧氣,對環(huán)境沒有任何危害。2.高效率:電解水制氫的效率比其他制氫方法高,能夠?qū)崿F(xiàn)高純度的氫氣制備。3.低成本:電解水制氫的成本相對較低,因?yàn)樵牧纤秦S富、廉價(jià)的資源。4.可再生性:電解水制氫是一種可再生能源的制氫方法,可以通過太陽能、風(fēng)能等可再生能源來產(chǎn)生電力,從而實(shí)現(xiàn)對氫氣的制備。綠氫可在鋼鐵生產(chǎn)中替代目前常用的焦炭作為還原劑。
氫氣,這一無碳綠色新能源,憑借其環(huán)保安全、高能量密度、高轉(zhuǎn)化效率、豐富儲量以及適用性等特點(diǎn),在應(yīng)對環(huán)境危機(jī)和構(gòu)建清潔低碳能源體系中扮演著至關(guān)重要的角色。隨著化石燃料資源的日漸枯竭和能源價(jià)格的持續(xù)攀升,尋找廉價(jià)且儲量豐富的替代能源制氫已成為當(dāng)務(wù)之急。展望未來,生物能、太陽能、風(fēng)能等可再生能源制氫在21世紀(jì)將逐漸嶄露頭角,但就目前而言,從天然氣、甲醇、水等資源中制氫的技術(shù)仍相當(dāng)有競爭力。值得注意的是,煤制氫因?qū)Νh(huán)境和大氣造成嚴(yán)重污染而不被本項(xiàng)目考慮,因此不在討論之列。在選擇國內(nèi)制氫原料路線時(shí),必須綜合考慮原料資源的可獲得性和成本因素。天然氣制氫工藝雖復(fù)雜但技術(shù)成熟,甲醇制氫流程簡潔且設(shè)備常見,而水電解制氫則操作簡便至可實(shí)現(xiàn)全自動無人值守。在制氫純度方面,天然氣和甲醇制氫可達(dá)到999%,而水電解制氫在純度更高時(shí)可達(dá)9999%。同時(shí),不同制氫方式對場地條件也有不同要求,例如天然氣制氫需考慮管道或槽車供應(yīng)的便捷性,甲醇制氫則原料充足、運(yùn)輸儲存方便,而水電解制氫的場地條件更為寬松。目前我國電力大部分來自火電,因此碳排放很高,甚至超過煤制氫。錫林郭勒附近電解水制氫設(shè)備價(jià)格
在電解水制氫的反應(yīng)過程中,需要輸入一定的能量,電解質(zhì)就必不可少了。內(nèi)蒙古電解水 pem 招標(biāo)
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(gè)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(gè)電解小室以相鄰的2個(gè)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(gè)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(jī)55%;電解槽成本中55%是膜片及膜組件。內(nèi)蒙古電解水 pem 招標(biāo)