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。水電解制氫設(shè)備是將水分解成氫和氧的方法,將電流通過水電解槽內(nèi)的電極,在負(fù)極處放電,把水分解成氫和氧。青島專業(yè)電解水制氫設(shè)備企業(yè)
2024年至2025年,隨著各國補(bǔ)助力度加大與更多大型項目落地,國際電解水制氫產(chǎn)能或?qū)⒗^續(xù)成番增長。一方面,海外有較多大型規(guī)劃綠氫項目儲備,全球經(jīng)過投資決議的萬噸級電解水制氫項目已有近50項;另一方面,全球尤其歐洲各國對綠氫生產(chǎn)的補(bǔ)貼資金逐漸到位,疊加航運、化工等領(lǐng)域?qū)α闾既剂吓c零碳原料的需求增長,或會推動2024年多項萬噸級項目落地開工。能景研究結(jié)合各國項目規(guī)劃、補(bǔ)貼進(jìn)展、碳市場等多方面預(yù)測,樂觀情境下,到2025年底全球(含中國)綠氫累計產(chǎn)能或?qū)⒃鲩L至約140萬噸/年,到2030年底全球(含中國)綠氫累計產(chǎn)能或?qū)⒃鲩L至約1600萬噸/年。河北專業(yè)電解制氫由于PEM電解槽使用純水作為電解原料,產(chǎn)生的氫氣中不會帶入堿霧,有利于提升氫氣品質(zhì)。
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(kuò)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。
陽離子/質(zhì)子交換膜水電解技術(shù)(PEM)該技術(shù)是指使用質(zhì)子(陽離子)交換膜作為固體電解質(zhì)替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質(zhì)(30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液),并使用純水作為電解水制氫原料的制氫過程。和堿性電解水制氫技術(shù)相比,PEM電解水制氫技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點,并且,PEM電解水制氫技術(shù)工作效率更高,易于與可再生能源消納相結(jié)合,是目前電解水制氫的理想方案。但是由于PEM電解槽需要在強(qiáng)酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運行,因此設(shè)備需要使用含貴金屬(鉑、銥)的電催化劑和特殊膜材料,導(dǎo)致成本過高,使用壽命也不如堿性電解水制氫技術(shù)。在電解水制氫設(shè)備的選擇上,需要根據(jù)實際需求和使用場景進(jìn)行選擇。
雖然堿性水電解工業(yè)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(kuò)散到陰極,擴(kuò)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(yán)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(zhì)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(zhì),高壓條件下運行也難以實現(xiàn),不利于運行管理。雖然堿性電解水技術(shù)有明顯的不足,但是其應(yīng)用成本低,仍是工業(yè)應(yīng)用中的重點。目前越來越多的精力去研究開發(fā)堿性條件下的固體電解質(zhì)聚合物薄膜代替溶液電解質(zhì)和隔膜,實現(xiàn)堿性離子隔膜水電解(AEMWE,anion exchange membrane water electrocatalysis),能有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)堿性水電解的不足。PEM電解槽的單位成本仍然遠(yuǎn)高于堿性電解槽。河南電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
燃料電池汽車被視為整個綠氫行業(yè)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè),但下一步的關(guān)鍵是成本下降,同時帶動更大場景更大規(guī)模應(yīng)用。青島專業(yè)電解水制氫設(shè)備企業(yè)
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,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格的持續(xù)攀升,尋找廉價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)重污染而不被本項目考慮,因此不在討論之列。在選擇國內(nèi)制氫原料路線時,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可達(dá)9999%。同時,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、運輸儲存方便,而水電解制氫的場地條件更為寬松。青島專業(yè)電解水制氫設(shè)備企業(yè)