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。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。泰安工业电解水制氢设备企业
电解水制氢是一种利用电将水分子分解为氢气和氧气的绿色高效制氢技术。电解水制氢的技术有很多,如碱性水电解、质子交换膜、高温固体氧化物和阴离子交换膜电解等。电解水制氢纯度高,能作为储能载体储存富余可再生能源。电解水制氢的整个过程只消耗水和电,不消耗其他化石资源。工艺简单,操作方便,无碳产品,清洁无污染。设备占地面积小,多台设备可同时生产,操作灵活。但同时,电解水制氢也是一种昂贵的制氢技术。生产氢气的主要功耗约为4.5~5.5 kW h m⁻³。河北缺氧电解水制氢设备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。
和碱性电解水制氢技术相比,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电解槽的电流密度更大,通常在10000 A/m2以上。PEM电解槽的产氢纯度通常在99.99%左右。由于PEM电解槽使用纯水作为电解原料,产生的氢气中不会带入碱雾,有利于提升氢气品质。另外,质子交换膜的气体渗透率低,这有助于避免氢气和氧气的气体交叉渗透现象。PEM电解槽无需严格控制膜两侧压力,具有快速启动停止和快速功率调节响应的优势,适用于可再生能源发电波动性输入。
绿氢可以助力交通、化工、钢铁、石化等多领域深度脱碳,2022 年 3 月国家发改委发布《氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》,提到氢能正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一,氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向,规划明确提到 2025年可再生能源制氢量达到 10 万吨/年-20 万吨/年,2035 年可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升,对能源绿色转型发展起到重要支撑作用。PEM电解槽的产氢纯度通常在99.99%左右。
强碱性溶液作为电解液生产氢气的工艺在20世纪中期被工业化。虽然其成本相对较低,但许多研究发现,使用碱性溶液作为电解质的过程消耗大量淡水资源,碱液易流失和腐蚀、能耗高,与可再生能源发电的适配性较差。新兴的碱性AEM技术因其高效、低成本的优势作为下一代碱性电解技术的发展方向而受到关注。它可以实现比PEM技术和SOEC技术同等甚至更高的电解效率,并降低了整体成本。然而,目前的阴离子交换膜有一定局限性,未来AEM技术的突破点可能是开发高稳定、长寿命的阴离子交换膜。目前,国内外对碱性溶液作为电解质技术的研究主要集中在寻找耐腐蚀的膜电极材料和合适的催化剂上。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。新乡工业电解水制氢设备价格
PEM电解水制氢技术目前设备成本较高。泰安工业电解水制氢设备企业
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。泰安工业电解水制氢设备企业