2023年全球電解水制氫項目開始向大型化、萬噸級發展。據能景研究統計,2023年1月至12月全球新增建成的電解水制氫項目中,千噸級以上氫氣產能的項目數量占比增大,由上一年度同期的約12%提升到了29%。其中,2023年全球至少3項達到了萬噸級氫氣產能,其中規模比較大的是中國中石化新疆庫車綠氫項目,氫氣產能約2萬噸/年,電解槽裝機260MW。另有1萬噸/年氫氣產能項目2項,分別為中國的三峽集團內蒙古納日松光伏制氫項目,電解槽裝機70MW;巴西比較大氮肥企業Unigel位于卡馬薩里的一期綠氨項目(設計產能1萬噸/年),電解槽裝機60MW。氫能在非道路運輸領域的應用也在不斷推廣。秦皇島本地電解水制氫技術
從常遠的角度來看,通過電解水制取的綠色氫氣是未來發展的主旋律,光伏產生的富余綠色電力用來電解水,制備成氫氣,并存儲起來。這種模式是目前人類為理想的綠色能源組合方式。我國發展光伏和氫能源,可以有效降低溫室氣體的排放,是碳中和和碳達峰的宏偉目標的重要舉措。同時,由于氫能源的存儲和運輸可以跨越時間和地點,當未來十幾年后,我國的能源安全就能得到更好的保障。電解水制取氫氣的過程中沒有溫室氣體的排放,屬于綠氫,是比較符合人類環保要求的一種氫氣制取方式。電解水制氫主要有四種技術路線:堿性電解水制氫(ALK)、質子交換膜電解水制氫(PEM)、固體氧化物電解水制氫(SOEC)、陰離子交換膜電解水制氫(AEM)。山東小型電解水制氫設備價格采用低碳氫不僅能在短期內迅速擴大市場需求,還能有效減少溫室氣體排放。
我國的氫能產業規劃的相關文件是相對較保守的數據,因為根據目前的一些項目規劃來看,國內的電解水制氫市場的發展和規劃文件來相比有較大差距。氫能聯盟的100GW目標是實現碳中和的重要前提,以此來分析,可以看出:目前國內已有的電解水制氫設備總計產能在1GW左右;到2023年預計有2GW左右的產能;到2025年預計有10GW的產能;到2030年預計有100GW的產能。如果在此基礎上增加國內廠家出口到國外的一些數據,世界所有國家對國內電解水制氫設備的需求量還會有相應的增幅,預計2030年在130GW左右。
雖然堿性水電解工業化比較成熟,但其缺點也很明顯,首先,效率低,即使有隔膜的存在,陽極生成的氧氣也會擴散到陰極,擴散到陰極的氧氣又被還原成水,使得電解效率變低,而且穿越到陰極的氧氣會帶來很嚴重的安全隱患。其次,電解器能承受的電流密度有限,因為液體電解質和隔膜存在,使得電解器難以在高電流密度的條件下運行。再次,由于采用液體電解質,高壓條件下運行也難以實現,不利于運行管理。雖然堿性電解水技術有明顯的不足,但是其應用成本低,仍是工業應用中的重點。目前越來越多的精力去研究開發堿性條件下的固體電解質聚合物薄膜代替溶液電解質和隔膜,實現堿性離子隔膜水電解(AEMWE,anion exchange membrane water electrocatalysis),能有效彌補傳統堿性水電解的不足。綠氫在制備過程中可以實現零碳排放量,因此也被稱為綠色能源。
電解水制氫系統的性能指標涵蓋了制氫效率、氫氣純度、能耗以及設備壽命等多個方面。制氫效率是評估系統性能的**指標,它體現了系統將電能轉化為氫氣所蘊含化學能的能力。而氫氣純度則直接關乎其使用價值和安全性能。此外,系統的能耗狀況會影響其運行成本,而設備壽命則決定了系統的長期經濟效益。隨著可再生能源的迅猛發展和氫能產業的持續壯大,電解水制氫技術正面臨著前所未有的發展機遇。展望未來,該技術將向著更高效率、更優經濟性以及更加環保的方向持續進步。同時,隨著技術革新和成本的不斷降低,電解水制氫有望在更多領域得到廣泛應用和推廣。綜上所述,電解水制氫系統作為一種重要的制氫方式,不僅具有廣闊的應用前景,還蘊藏著巨大的發展潛力。通過持續的技術創新和產業升級,電解水制氫技術將為推動氫能產業的發展貢獻重要力量。通過直接電解純水,可以產生高純度的氫氣。山西小型電解水制氫設備
電解水制氫過程中需要的主要設備包括:電解槽、氣液分離裝置、補水配堿裝置制氫電源及熱工控制等。秦皇島本地電解水制氫技術
理論分解電壓:不計任何損耗,只考慮水的自由能變化(電功),該電壓用于克服電解產生的可逆電動勢電解水的理論分解電壓是1.23V。不過在實際操作中,由于電極極化、溶液電阻等因素,實際分解電壓往往大于理論分解電壓。實際分解電壓:一般在1.8-2.0V左右。超電壓:電流通過電極時產生極化現象,使電極電位偏離平衡值,此偏離值即為超電壓。產生原因:(1)濃差極化:電極過程某些步驟遲緩,使電極表面附近的反應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,但實際電解溫度較高且循環,所以可忽略不計。(2)活化極化:參加電極反應的某些粒子缺少活化能來完成電子轉移,使陽極上氧化反應難以釋放電子,陰極上還原反應難以吸收電子,電極電位偏離平衡電位。低電流密度下容易出現。秦皇島本地電解水制氫技術