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(yáng)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(huì)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(huì)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(yáng)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。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。呼市制氫設(shè)備的廠家排名
降低操作電壓的方法總結(jié),主要三個(gè)方面:①陰極超電位;②陽(yáng)極超電位;③電阻電壓降。低電密下,超電壓是主因,高電密下,電阻電壓降為主因。1、提高操作溫度。減小電解液本身電阻,降低活化超電壓,降低理論分解電壓。但要兼顧腐蝕問(wèn)題。2、提高操作壓力。減小電解液含氣度,從而減小實(shí)際電阻,但會(huì)引起理論分解電壓上升(相對(duì)小)。3、降低電流密度。減小超電壓,減小電阻電壓降。但與提高電密減小設(shè)備費(fèi),與提高操作溫度相悖。4、加大循環(huán)速度。減小含氣度,減小濃差極化,使溫度分布均勻以降低電阻率。但過(guò)高作用不。5、提高催化活性。降低活化超電壓,減小電阻電壓降。主要取決于材料性質(zhì)和表面形態(tài)。6、減小極間距離。減小電阻電壓降。但要考慮含氣度上升,以及槽內(nèi)短路打火。赤峰附近電解水制氫設(shè)備企業(yè)但是由于電解過(guò)程效率不高,能耗較大,并且需要消耗大量的水資源,因此應(yīng)用范圍受到一定限制。
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%。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(guó)內(nèi)一些關(guān)鍵設(shè)備主要性能指標(biāo)均接近于國(guó)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。
我國(guó)的氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的相關(guān)文件是相對(duì)較保守的數(shù)據(jù),因?yàn)楦鶕?jù)目前的一些項(xiàng)目規(guī)劃來(lái)看,國(guó)內(nèi)的電解水制氫市場(chǎng)的發(fā)展和規(guī)劃文件來(lái)相比有較大差距。氫能聯(lián)盟的100GW目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要前提,以此來(lái)分析,可以看出:目前國(guó)內(nèi)已有的電解水制氫設(shè)備總計(jì)產(chǎn)能在1GW左右;到2023年預(yù)計(jì)有2GW左右的產(chǎn)能;到2025年預(yù)計(jì)有10GW的產(chǎn)能;到2030年預(yù)計(jì)有100GW的產(chǎn)能。如果在此基礎(chǔ)上增加國(guó)內(nèi)廠家出口到國(guó)外的一些數(shù)據(jù),世界所有國(guó)家對(duì)國(guó)內(nèi)電解水制氫設(shè)備的需求量還會(huì)有相應(yīng)的增幅,預(yù)計(jì)2030年在130GW左右。接近 75%的綠氫項(xiàng)目坐落于三北地區(qū),約 80%的項(xiàng)目采用堿性電解水制氫技術(shù)。
電解水制氫系統(tǒng)主要由電解槽、分離器、洗滌器、冷卻器、供水、加堿等設(shè)備組成。電解槽是電解水制氫系統(tǒng)的**設(shè)備,為了降低水的電阻,提高電解效率,必須在水中加入NaOH或KOH電解質(zhì),配成30%左右的堿液注入電解槽。制氫環(huán)節(jié)是雙碳目標(biāo)的提出使“綠氫”成為減碳脫碳的重要途徑。其中,電解水制氫是重要的制取綠氫的方法。電解水制氫規(guī)模的提升,也使電解槽市場(chǎng)迅速增長(zhǎng)。根據(jù)HengCe(恒策咨詢)的統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè),2023年全球水電解制氫設(shè)備市場(chǎng)銷售額達(dá)到了11.96億美元,預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到171.4億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為45.6%(2024-2030)。地區(qū)層面來(lái)看,中國(guó)市場(chǎng)在過(guò)去幾年變化較快,2023年市場(chǎng)規(guī)模為百萬(wàn)美元,約占全球的%,預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到百萬(wàn)美元,屆時(shí)全球占比將達(dá)到%。綠氫產(chǎn)業(yè)將在資源稟賦相對(duì)較好、應(yīng)用場(chǎng)景比較豐富的區(qū)域率先發(fā)展。呼市制氫設(shè)備的廠家排名
PEM電解水制氫是制取綠氫的主要技術(shù)路線之一,與可再生能源適配度高,是極具潛力的制氫技術(shù)。呼市制氫設(shè)備的廠家排名
堿性電解水技術(shù)是電解水技術(shù)中發(fā)現(xiàn)得早的,也是目前電解水技術(shù)中為成熟的。其原理可以簡(jiǎn)單地描述為:在兩個(gè)電極之間施以直流電,并用隔膜將陰陽(yáng)兩極分離開(kāi)來(lái),在陽(yáng)極,OH-發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣,在陰極,H+被還原生成氫氣,如圖 1-1 所示。通常高比表面的鍍鎳鋼板或者鎳銅鐵作為陽(yáng)極催化劑,并在上面負(fù)載錳、鎢和釕的氧化物,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 30%的 KOH 或者 Na OH 溶液作為電解液,鍍有高比表面鎳或者鎳鈷合金的鋼材則作為陰極催化劑,運(yùn)行時(shí),槽壓一般在 1.9 V 到 2.6 V 之間。呼市制氫設(shè)備的廠家排名