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。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。鄂尔多斯电解水制氢设备构造图
太阳能作为丰富、纯净的可再生能源,能推进可持续发展。光伏发电有助于能源安全,减少化石燃料的消耗和排放,并满足日益增长的电力需求。然而,光伏发电的发展也受到许多因素的影响。首先,光伏材料的成本相对较高,特别是太阳能电池板的生产成本较高。其次,废旧太阳能电池板由于其环境影响和能源损失而被认为是危险废物。因此,需要降低光伏材料的生产成本,提高太阳能电池的耐久性,并开发回收方案,解决有毒废物的问题,促进更的光伏应用。此外,光伏发电系统的稳定性受气候条件和地理位置的影响很大。在一些地区,冬季的天气条件可能会导致系统性能的下降,从而影响发电效率。由于光伏系统的不稳定性,可以使用混合风能太阳能发电系统。因此,需要开发出更多的混合可再生能源系统,如太阳能、风能和潮汐能的结合。日照PEM电解水制氢设备随着绿氢产业备受重视,带动电解水制氢设备需求大幅上涨,设备订单同比也明显增长。
我国的电解水制氢技术起源于苏联设备,对其商业应用需追溯到 19 世纪 90 年代。国内大规模的电解水制氢技术以碱水电解制氢为主,该种设备技术流程简单,操作方便,各项技术指标接近国际水准。碱性水电解通常采用 KOH 作为电解液,电解质的质量浓度一般为 20%-30%以保证电解液具有较高的电导率,并且电解槽需要强制对流。较高的电解槽温度有利于降低电极反应的过电位和溶液的电阻,但会加剧材料的腐蚀。故电解槽的温度应综合考虑以上两个方面,当前,工业化碱性水电解槽一般在 85℃~95℃下运行。电解槽内的压力也会对整个水电解过程产生影响。通过加压可以减少电解槽内气体体积,使气体停滞时间缩短,从而提高电解槽内电解液的电导率,当前工业化碱性电解槽工作压力在 3.2MPa 以内。同时高压设备无需使用费用较高的氢气压缩机,能够减少启动成本,近一些高压设备已经开始得到发展。
为使电解水工作结束后电解水不发生反方向电解并能够较长时间保持品质不发生改变,采取如下控制工艺:在电解水工作结束后,控制电路4控制可控电解电源3继续给电解电极组件2提供一定值的品质维持电流,电流方向与电解水工作电流方向相同,比电解水工作电流较小,以免于长时间较大电流影响电解水品质变差或者耗电较大。为本发明在电解水装置电解水工作结束后保持电解水品质的方法,其特征为:电解水容器1、浸泡在电解水容器水中的电解水电极组件2、控制电路4、可控电解水电源7(虚线框内)包含电解水电源3、电解水电源供电给电解电极组件的电源开关5、与电源开关并联连接的电阻抗部件6;在电解水工作过程中,控制电路4控制电解水电源开关5闭合,电解水电源通过电源开关5给电解电极组件2提供电解水电流;在电解水工作结束后,控制电路4控制电解水电源开关5断开,电解水电源3不再通过电源开关5给电解电极组件2提供电解水电流,而是通过与电源开关5并联连接的电阻抗部件6给电解电极组件2提供比电解水工作电流较小的品质维持电流。本发明在电解水装置电解水工作结束后保持电解水品质的方法不限于上述实施例1、2形式的装置,而是可以应用于任何发挥其技术功能特征的装置中。PEM电解水制氢的系统响应速度快,适应动态操作。
能源短缺和环境恶化,加速推动全球氢能开发,脱碳加氢和清洁高效是百年来能源科技进步的趋势。PEM电解水制氢是相当有潜力的电解水制氢技术,有望成为“绿电+绿氢”生产模式的主流发展趋势。兴燃科技自主研发的PEM电解水制氢设备,可实现产氢量0.5m³/h-1000m³/h,制氢效率可达78%-84%。产氢纯度可达99.999%。自主开发的电解水制氢系统管理系统,实现了电解槽的压力、温度、液位、报警连锁等自动控制,有效的保护了电解槽运行,提升了电解槽使用寿命300%以上。绿氢产业将在资源禀赋相对较好、应用场景比较丰富的区域率先发展。呼和浩特工业电解水制氢设备
在未来的研发中,制氢设备不断迭代升级,有望在能源转型和氢能产业中发挥更为重要的作用。鄂尔多斯电解水制氢设备构造图
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。鄂尔多斯电解水制氢设备构造图