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。制氢效率是衡量系统性能的重要指标之一,它反映了系统将电能转化为化学能(即氢气)的能力。通辽附近电解水制氢设备价格
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。河南电解制氢设备PEM电解水制氢装置辅助系统包括四大系统:电源供应系统、氢气干燥纯化系统、去离子水系统和冷却系统。
目前中国的PEM电解槽发展和国外水平仍然存在一定差距。国内生产的PEM电解槽单槽比较大制氢规模大约在200Nm3/h,而国外生产的PEM电解槽单槽比较大制氢规模可以达到500Nm3/h。相比国外,国内利用可再生能源耦合PEM电解水制氢的项目也相对偏少。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。总之,PEM电解水制氢技术基本成熟,进入了商业化早期阶段。但PEM电解水制氢技术仍然存在成本高的问题,性能和耐久性也有待提升,未来需要聚焦质子交换膜、电催化剂、气体扩散层与双极板等关键技术,进一步降低成本,提升商业化程度。
使用纯水电解,避免了潜在的环境污染,对环境友好;在工业领域,PEM水电解制备的绿氢应用于合成氨、炼油、化工、钢铁等碳密集型行业,有助于实现双碳目标;在交通领域,采用PEM水电解制氢技术建造加氢站现场制备绿氢,应用于燃料电池汽车、铁路、航空及航运等领域;在电力领域,将风力、光伏等新能源电力接入氢储能系统,用于电解水制取绿氢,制得的氢气储存在储氢罐中,需要时再将氢气结合氢燃料电池发电并网,为电网供电,由此可以解决大规模消纳可再生能源的问题。水电解制氢被认为是未来制氢的发展方向,特别是利用可再生能源电解水制氢。
阳离子/质子交换膜水电解技术(PEM)是指使用质子(阳离子)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原料的制氢过程。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,并且,PEM电解水制氢技术工作效率更高,易于与可再生能源消纳相结合,是目前电解水制氢的理想方案。但是由于PEM电解槽需要在强酸性和高氧化性的工作环境下运行,因此设备需要使用含贵金属(铂、铱) 的电催化剂和特殊膜材料,导致成本过高,使用寿命也不如碱性电解水制氢技术。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。河南电解水自制
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。通辽附近电解水制氢设备价格
碱性电解水在生产占有率和制氢成本方面具有巨大的优势。电解水技术的主要指标包括:电流密度、负载范围、气体纯度、电解效率、使用寿命、设备价格和动态响应几个方面。碱性水技术的痛点是电流密度低能耗效率低和隔气性差,特别是波动情况下的隔气性,存在本质安全性问题。随着碱性电解水技术的发展,隔膜材料已经发展了三代,早期的石棉隔膜,目前规模应用的 PPS 隔膜,逐渐出现了隔气性、稳定性好,能耗低的复合隔膜材料。国内外比较好技术为西班牙 AGFA 公司的 Zirfon 复合膜和国内碳能科技公司的复合隔膜。通辽附近电解水制氢设备价格