PEM(Protonexchangemembrane)是质子交换膜电解水技术的简称。和碱性电解水制氢技术不同,PEM电解水制氢技术使用质子交换膜作为固体电解质替代了碱性电解槽使用的隔膜和液态电解质(30%的氢氧化钾溶液或26%氢氧化钠溶液),并使用纯水作为电解水制氢的原料,避免了潜在的碱液污染和腐蚀问题。PEM电解槽运行时,水分子在阳极侧发生氧化反应,失去电子,生成氧气和质子。随后,电子通过外电路转导至阴极,质子在电场的作用下,通过质子交换膜传导至阴极,并在阴极侧发生还原反应,得到电子生成氢气,反应后的氢气和氧气将通过阴阳极的双极板收集并输送。电解水制氢系统的性能指标主要包括制氢效率、氢气纯度、能耗以及设备寿命等。河北专业电解水制氢设备厂家
氢能近两年市场规模呈突飞猛进的态势,呈现出项目规模大、客户较为集中、要求更专业的特点。客户群集中在煤化工、石油化工、气体公司等行业。制氢单位成本 LCOH 仍是限制绿氢普遍应用的关键,而作为生命周期达 20 年以上的化工装置,其运行的安全、稳定对 LCOH 的影响很大。前述客户群对制氢装备这一虽具有较长应用历史,但 2000 年以来一直未大规模应用于降碳场景的技术产品持一定程度的观望态度,即对设备的寿命、利用率、衰减等关乎装备安全、稳定、可靠运行的指标十分关注。此外,前述客户群期望厂商能够提供这些指标的支撑素材和逻辑,以获得金融机构的资金支持。山西电解水自制取决于功率的大小,一个PEM电解槽包含数十甚至上百个电解池。
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。
海外 PEM 技术装备应用较国内更。这主要源于国内 ALK 厂家强大的成本管控能力,即海外厂商 PEM 电解槽较 ALK 电解槽价格差异远小于国内厂商 PEM 电解槽较 ALK 电解槽价格差异。海外电解槽呈现出标准化趋势较国内更强。国内 ALK 产品多为定制交付模式,产品规格变化较多,客户需求也不固定。国内央企参与为主的大型示范项目一定程度上推动制氢装备厂家进行功能创新,如多对一的大规模制氢撬块,低电耗制氢装备等。海外制氢装备多为固定规格、固定设计,从电解小室,到电解槽、气液分离框架、电气设备均为标准版本。这两种模式各有利弊,未来的发展方向存在一定不确定性。电解水制氢技术主要分为碱性电解水制氢和质子交换膜(PEM)电解水制氢两种。
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。PEM电解堆与燃料电池电堆存在极大相似性,大部分PEM电解堆研发工程师也一般具有燃料电池电堆开发经验。包头电解水制氢设备企业
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。河北专业电解水制氢设备厂家
在电解水制氢设备的选择上,需要根据实际需求和使用场景进行选择。常见的电解水制氢设备包括碱性电解水制氢设备、酸性电解水制氢设备和固体氧化物电解水制氢设备。碱性电解水制氢设备由于电解质的稳定性较好,价格较低,因此在实际应用中使用较为。而酸性电解水制氢设备因为其高效、高纯度的氢气产出而备受关注,但是设备价格和稳定性相对较差。固体氧化物电解水制氢设备可以实现高温、高效率的制氢过程,并且具有较高的稳定性,但是设备成本较高。总的来说,电解水制氢设备在未来的能源领域中拥有重要的应用前景,并且相关技术还有提升的空间。河北专业电解水制氢设备厂家