电解水制氢,即通过电能将水分解为氢气与氧气的过程,该技术可以采用可再生能源电力,不会产生CO2和其他有毒有害物质的排放,从而获得真正意义上的“绿氢”。电解水制氢原料为水、过程无污染、理论转化效率高、获得的氢气纯度高,但该制氢方式需要消耗大量的电能,其中电价占总氢气成本的60%~80%。实际来看,绿氢制备的技术路线有多种,包括:碱性水电解技术(ALK)、阳离子/质子交换膜水电解技术(PEM)、固体氧化物水电解技术(SOEC)、阴离子交换膜电解水技术(AEM)。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。青岛工业电解水
在政策及市场需求带动下,近几个月来,电解水制氢设备相关新产品不断推出。今年6月,中船派瑞氢能鄂尔多斯首台套2000Nm3/h电解槽在伊旗正式下线;同月,宏泽(江苏)科技股份有限公司和宏泽海槿(江苏)氢能源科技有限公司在江阴市临港开发区发布了100-2000Nm3/h的Hz系列碱性水制氢电解槽,并同时下线了我国首台2000Nm3/h常压碱性水制氢电解槽,寿命可达20年以上。7月,氢晨科技发布自主研发的兆瓦级大功率质子交换膜电解槽,单槽额定制氢量250标方/时,可在5%-150%的宽功率输入范围内稳定运行。海德氢能也于近日推出碱性电解制氢系统“氢舟”,额定直流电耗在4.0-4.3kWh/Nm3,实现20%-110%的负荷范围。河北专业电解水制氢设备价格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。
在双碳目标驱动下,中国电解水制氢产业发展迅速,产业链端入局企业在迅速增加,应用端在逐步突破。中国布局电解水制氢的企业数量快速增加,据统计,电解槽装备企业数量已超百家,产业链相关企业已超二百家。自2021年至今,国内已有接近40款碱性电解槽产品发布。中国已有超过百个在建和规划中的电解水制氢项目,涵盖了石油炼化、化工合成、钢铁冶炼和交通等多个领域。接近75%的绿氢项目坐落于三北地区,约80%的项目采用碱性电解水制氢技术。
是指在碱性电解质环境下进行电解水制氢的过程,电解质一般为30%质量浓度的KOH溶液或者26%质量浓度的NaOH溶液。较之于其他制氢技术,碱性电解水制氢可以采用非贵金属催化剂,且电解槽具有15年左右的长使用寿命,因此具有成本上的优势和竞争力。碱性电解水制氢技术已有数十年的应用经验,在20世纪中期就实现了工业化,商业成熟度高,运行经验丰富,国内一些关键设备主要性能指标均接近于国际先进水平,单槽电解制氢量大,易适用于电网电解制氢。但是,该技术使用的电解质是强碱,具有腐蚀性且石棉隔膜不环保,具有一定的危害性。PEM电解水制氢的系统响应速度快,适应动态操作。
从目前国内外绿氢产能和项目分布来看,我国绿氢产业处于快速起步阶段,光伏制氢的装机和应用规模在近几年集中爆发,正在运行的电解槽制氢系统多为全新产品或处于设计寿命期内,尚未出现大批量的性能衰减故障或退役等可靠性问题。因此目前国内厂商主要关注制氢系统的能耗、成本等产品参数,电解槽及系统的性能退化与可靠性等方面尚未引起普遍重视。国产制氢系统的一些关键零部件,尤其是电解槽隔膜和电极的产能和技术主要来自进口,由于材料和技术受限,多数中小型制氢系统厂商缺乏关键材料和零部件的检验检测能力,一些大型企业虽然具备一定的测试能力,从行业整体来看仍处于初级阶段,并且新老技术上存在严重脱节。国内大多数工业级可再生能源电解水制氢应用项目仍然以碱性水电解为主。张家口专业电解水制氢设备价格
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贵金属、贵金属合金及其氧化物仍然是性能比较好的催化剂。然而,贵金属催化剂的使用成本较高,开发高性能、低成本的催化剂非常重要。过渡金属催化剂和非金属催化剂具有制备成本低的优点,通过尺寸和形貌调控、导电载流子材料复合、原子掺杂、晶相调控、非晶态工程、界面工程等设计策略,可提高其催化活性。开发高效、低成本的催化剂是电解水制氢的关键步骤。贵金属催化剂由于其成本高、存储量低,难以支持大规模应用。过渡金属和非金属材料成本低,具有较大的丰度,是替代贵金属催化剂的理想材料。图7比较了不同类型的催化剂。与贵金属催化剂相比,过渡金属催化剂结构不稳定,催化机理复杂,非金属催化剂的活性有待提高。这三类电解水制氢催化剂都有待进一步研究。青岛工业电解水