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。在制氢设备加速推陈出新的背后,电解水制氢设备领域的投融资呈现不断高涨的强劲势头。包头电解水
在电解水制氢过程中,由于水是一种弱电解质,一般会添加其他电解质。电解质的选择会影响制氢设备的使用寿命、能源消耗和成本。根据电解质的不同,可分为碱性溶液、质子交换膜、固体氧化物、小分子溶液、海水等。碱性溶液电解质成本低、腐蚀性高、设备寿命短,是比较成熟的技术。质子膜电解质具有效率高、成本高等特点,是一种较为成熟的技术。固体氧化物电解质耐久性差,启动速度慢,目前仍处于测试阶段。利用小分子溶液和海水作为电解质的技术具有很强的实用性,但仍处于实验研究阶段。在电解质的开发过程中,需要研究电解质与催化剂的相容性,以及电解质与能量波动的相容性。未来对氢能的需求将继续增长,因此水电解用的电解质引起了广泛的关注。研究人员正在从不同的角度对电解质进行深度研究。宁夏小型电解水制氢设备厂家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。
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)。
压缩制氢设备是一种通过物理过程令氢气密度增加,从而实现纯化的方法。其通过将自然气或气态氢气经过多重净化过程后,被送入压缩机中进行压缩,压缩后的氢气的压力可以达到700-900bar,从而达到纯化的目的。其优点是适用范围广,处理量大,同时没有任何排放物,环保性好。但是由于需要高压设备,造价较高,并且存在一定安全隐患。综上所述,常见的制氢设备主要包括水电解制氢设备、膜分离制氢设备和压缩制氢设备。不同的制氢设备各有优缺点,应用于不同的领域和环境。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。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。
电解水制氢就是利用电力将水分解成氢气和氧气的化学反应过程。电解水的反应公式为:2H2O→2H2+O2,反应需要利用电流作为驱动力。具体来说,将两根电极插入水中,通电时,阴阳极上分别析出氢气和氧气,随后通过气体分离器分离收集。电解槽是实现电解水制氢的设备,它可以将直流电通过电极分解电解质溶液,并将电解产物分离出来。电解槽的类型多样,常用的有对流式电解槽、膜法电解槽等。电源是电解水制氢的重要组成部分,需要提供足够的电流和电压以保证反应能够正常进行。一般采用直流电源,其电压和电流的大小取决于电解槽的大小和反应条件。PEM电解水制氢技术目前设备成本较高。包头电解水
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。包头电解水
采取如下控制工艺:在电解水工作结束后,控制电路控制可控电解电源继续给电解电极组件提供一定的品质维持电流,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。所述可控电解水电源(虚线框内)包含电解水电源、电解水电源供电给电解电极组件的电源开关、与电源开关并联连接的电阻抗部件;在电解水工作过程中,控制电路控制电解水电源开关闭合,电解水电源通过电源开关给电解电极组件提供电解水电流;在电解水工作结束后,控制电路控制电解水电源开关断开,电解水电源不再通过电源开关给电解电极组件提供电解水电流,而是通过与电源开关并联连接的电阻抗部件给电解电极组件提供比电解水工作电流较小的品质维持电流。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、可控电解水电源3、控制电路4;在电解水工作时,电极组件2的极间等效电容被电解电流充电至电压ur,在电解水工作结束后,ur会放电对容器1中水及电极间隙中储水作反正常电解水电流方向电解,改变电解水品质;另外,电解水工作结束后,电解水品质会随时间而发生改变。包头电解水