灰氫是指通過化石燃料(如煤炭、石油、天然氣等)燃燒或重整制取的氫氣。在生產過程中,會釋放大量的二氧化碳,因此被稱為“灰氫”。這種制氫方式成本較低,但對環境影響較大,是目前全球主要的氫氣生產方式。藍氫是在灰氫的基礎上,應用碳捕集與封存技術(CCUS),將生產過程中產生的二氧化碳捕獲并封存,從而減少碳排放。雖然藍氫的碳排放強度相對較低,但由于需要額外的碳捕集和封存技術,其生產成本較高。綠氫目前沒有統一定義,國內俗稱的綠氫就是可再生氫,即通過使用可再生能源(例如太陽能、風能、核能等非化石能源)制造的氫氣。現階段電解水是主要的將這些外部能源吸收并生產出氫氣的方式,力爭實現零碳排放。PEM電解水制氫裝置輔助系統包括四大系統:電源供應系統、氫氣干燥純化系統、去離子水系統和冷卻系統。巴彥淖爾PEM電解水制氫設備企業
電解水制氫,這一技術的**在于水分子在電解槽中的分解過程。當直流電通過時,水分子被分解為氫離子和氫氧根離子。隨后,氫離子在陰極獲得電子,經歷還原反應生成氫氣;而氫氧根離子則在陽極失去電子,發生氧化反應生成氧氣。整個過程的化學方程式簡潔明了:2H2O → 2H2 + O2。堿性電解水制氫:原理:借助堿性電解質,如氫氧化鉀或氫氧化鈉,作為導電媒介,促使水電解在電解槽中順利進行。特點:該技術已經過長時間的發展,穩定性良好,且成本相對較低。但遺憾的是,其反應速度較慢,能量轉換效率不高,同時產生的氫氣純度也需進一步提升。應用:堿性電解水制氫技術主要適用于大型工業制氫場合,特別是在電力成本低廉的地區。pem電解水制氫優點石家莊其優點是運行穩定、可靠性高、處理量大,同時不需要消耗大量水資源,并且節能環保。
根據《全球氫能產業發展白皮書》顯示,氫能源在2022年作為能源消耗占比不足1%,預測到2050年氫能在全球能源總需求中占比將達到10%以上,并帶動起十萬億規模的氫能源產業鏈。由此可看出,氫氣的制取在未來肯定是一個新興且充滿希望的行業。我們根據氫氣的生產及碳排放情況,可將氫氣分為:灰氫、藍氫、綠氫。灰氫指的是:使用化石燃料制取氫氣,并對釋放的二氧化碳不做任何處理;藍氫指的是:將天然氣重整,并在生產過程中利用碳捕捉、利用、儲存等先進技術,減少溫室氣體的排放;綠氫指的是:通過使用可再生能源(如太陽能、風能、核能等)制備的氫氣,在綠氫的生產過程中,是完全沒有碳排放的。
綠氫制取技術包括利用風電、水電、太陽能等可再生能源電解水制氫、太陽能光解水制氫及生物質制氫,其中可再生能源電解水制氫是應用**廣、技術**成熟的方式。電解水制氫,即通過電能將水分解為氫氣與氧氣的過程,該技術可以采用可再生能源電力,不會產生CO2和其他有毒有害物質的排放,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,其中電價占總氫氣成本的60%~80%。但是由于膜材料成本相對較高,加上運行過程中難以處理一些不純凈的物質,導致其在應用范圍上有些受限。
三種制氫路線:“成本”短期制約,“可持續”長期。氫氣制備方式主要包括化石燃料制氫、工業副產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制備氫氣的技術,可再生電力制氫稱為“綠氫”,是零碳排、可持續的“路線”,但目前成本仍是制約其普及的瓶頸因素,其規模化應用需要產業鏈各環節推動降本。影響單位制氫成本的主要因素包括電價、單位電耗、設備單價、運行壽命等因素。隨著后續風光發電LCOE下降、電解槽量產降本、效率提升和壽命增加,電解水制氫成本有望逐步接近工業副產氫甚至煤制氫,實現經濟性。PEM電解水制氫技術基本成熟,進入了商業化早期階段。呼倫貝爾工業電解水制氫設備
但是由于電解過程效率不高,能耗較大,并且需要消耗大量的水資源,因此應用范圍受到一定限制。巴彥淖爾PEM電解水制氫設備企業
電解水制氫:電解水制氫中,電耗和折舊構成其主要成本。估算基準情形下堿性和PEM電解水制氫單位成本分別為21.85和25.29元/kg,電耗成本分別占總成本的86%和70%。從產能布局來看,中國和歐洲企業產能規模,主要參與者積極擴產。從出貨規模來看,考克利爾競立、派瑞氫能和隆基氫能居國內企業梯隊。GGII統計,2022年我國電解水制氫設備出貨量722MW(含出口同比增長106%。考克利爾競立出貨230MW,排名維持。目前全球氫氣生產以化石燃料制氫為主,清潔制氫存在替代空間。未來清潔制氫方案將成為主要增量,電解水制氫產量將從2021年的不到4萬噸大幅增長至6170萬噸;耦合CCUS的化石燃料制氫產量將從2021年的60萬噸增長至3300萬噸,清潔制氫方案將成為主流。巴彥淖爾PEM電解水制氫設備企業