利用丰富的海水代替淡水作为电解液有望解决淡水消耗的问题。由于海水的中性、缓冲能力弱和高氯离子浓度特点,直接分解未经处理的海水仍然是困难的。迫切需要新的科学技术发展来指导电解海水以实现可持续产氢。实现工业规模的制氢是终目标,因此,设计能达到高电流密度的高效、稳定的电解海水催化剂尤为重要。此外,海上风电、潮汐和光伏技术具有丰富的资源和广阔的前景优势,有望成为未来绿色能源的支柱。海上风电具有风速高、静默期短、节约土地资源等优点,但也存在着建设成本高、能源利用率低、交通困难等问题。沿海地区太阳能资源丰富,可以充分利用水的反射光,提高发电量。与地面光伏相比,可增加5%-10%,但也存在投资成本高、环境影响大等问题。因此,海水制氢、海上风电、海洋潮汐发电和海上光伏发电都需要以技术创新的突破为基础,并与未来能源发展的趋势相结合。随着制氢装备性能提升、成本下降,我国制氢设备自主技术创新呈现发展势头,将促进绿氢产业规模化发展。郑州国内电解水制氢设备企业
水电解制氢设备是一种将水分解成氢和氧的方法,将电流通过水电解槽内的电极,在负极处放电,把水分解成氢和氧。其优点是简单易用,可以用于小型化应用,并且获取的氢气纯度高,可以达到99.999%以上。但是由于电解过程效率不高,能耗较大,并且需要消耗大量的水资源,因此应用范围受到一定限制。膜分离制氢设备是一种利用高选择性分离膜过滤氢气的方法。该设备通过特定的膜过滤技术,将氢气从混合气体中分离出来。其优点是运行稳定、可靠性高、处理量大,同时不需要消耗大量水资源,并且节能环保。但是由于膜材料成本相对较高,加上运行过程中难以处理一些不纯净的物质,导致其在应用范围上有些受限。
威海专业电解水制氢设备企业PEM电解槽的电流密度更大,通常在10000 A/m2以上。
电力约占氢气生产总成本的80%。因此,将电解水制氢技术与高效、经济、无污染的可再生能源发电技术相结合,具有很大的发展和应用空间。风力发电技术已成为日益成熟的技术,能源效率已达到95%以上,发电成本也相对较低。如果考虑到煤电成本和运输等投资的环境污染,风力发电成本要低于煤电。潮汐能是一种新型的环保海洋能源,它可以减少CO₂,NOₓ、粉尘等排放。由于潮汐电站的建设和运行,可能对周边地区的生态造成不利影响。因此,运维成本将会增加。对于光伏发电,各地已提供了一系列鼓励发展的税收优惠措施,如减税和税收抵免。然而,光伏发电需要大量的土地来布局光伏组件,这可能会影响当地的土地利用和生态,增加成本。虽然光伏发电是一种清洁能源,但在光伏组件的制造和加工过程中可能会产生一些环境污染和废物,这需要额外的人力和物力来妥善处理和管理,也意味着成本的增加。
传统的碱性电解槽制氢,主要是以氢氧化钾为电解质。特点及优点就是这个技术非常成熟,很简单,生产成本现在比较低,因为已经用了很多年,虽然规模不是很大。但是它的缺点是能量效率低和规模较小,过去因为这个产业很小,没有很多人真正去投入力量进行研发。目前比较大 ALK 电解槽可以做到 3000 标方每小时。大型碱水电解槽还处于起步阶段,设计和集成水平还需要进一步提高。从电化学理论分析隔膜电阻占整个电解槽的欧姆电阻份额很大。通过对影响隔气性和电流密度的因素分析,复合隔膜应具有韧性好、机械强度大,可以做得更薄;亲水性强,降低面电阻以提高电流密度;采用电解液物理运输和离子跳跃机制相结合的方式达到电解液的高渗透,气体的低渗透,实现本质安全性。因此开发新型隔膜材料势在必行。国内生产的PEM电解槽单槽制氢规模大约在200 Nm3/h,国外生产的PEM电解槽单槽制氢规模可以达到500Nm3/h。
风能是一种很有前途的可再生能源,它能减少温室气体排放和对化石燃料的依赖。然而,作为一种天然能源,速率可变和不稳定性是风能的固有性质。可变和不稳定是由于不同天气条件引起的随机变化。风力发电每天都在变化,也被认为是高度间歇性的,因为它的输出取决于风速、大气条件和其他因素,这种间歇性对电网运营商确定给定时刻的可用电量提出了挑战。对于风能的不稳定性,可以采用一种可再生能源的组合系统,即太阳能、风能、潮汐等多种能源的协同组合。该组合系统一般能产生更可靠的电力,且优于系统,提高了效率和可靠性。例如,风能和太阳能的协同效应可以较好地缓解风能和太阳能各自发电的不稳定性。未来需要开发出更多更优的组合可再生能源系统。PEM电解水制氢技术具有电流密度大、氢气纯度高、响应速度快等优点,PEM电解水制氢技术工作效率更高。内蒙古pem电解水制氢系统
电解水制氢系统主要由电解槽、电源系统、气体分离与纯化系统、冷却系统以及控制系统等组成。郑州国内电解水制氢设备企业
从近年来发布的氢能相关主要国家政策和相关战略可以看出:氢能 2020 年列入能源范畴,2022 年上升至国家能源战略高度,这与提出碳达峰碳中和目标和能源饭碗端在自己手中的指示,与中石化打造氢能公司目标是一致的。目前成熟的电解水技术为碱水电解和质子交换电解。从国际能源署预测,全球制氢技术仍以碱性电解水为主。从今年季度国内上马的制氢项目也可以看出全部为碱性电解制氢技术。2022 年中国碱性电解水制氢设备的出货量约 800MW,质子交换膜电解水制氢设备的出货量约 24MW,在 2021 年基础上实现翻番,2023 年上半年已公开招标项目装机规模超 400MW,绝大多数均采用碱性水电解制氢技术,预计 2023 年国内电解槽订单量将超 1GW 水平。郑州国内电解水制氢设备企业