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。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多。唐山PEM电解水制氢设备价格
制氢效率方面,行业成熟产品的直流电耗普遍在4.5kWh/Nm3左右,隆基氢能发布的Hi1系列电解槽可以实现4.3、4.1kWh/Nm3的直流电耗,可以行业水平。单体装备制氢量方面,隆基氢能、718所、NEL、西门子、Mcphy等厂家均推出了15MW左右的单体制氢装备,有效降低了制氢装备成本。制氢压力方面,部分厂家如NEL、蒂森克虏伯、西门子采用常压配套压缩机方案满足终端用氢需求,部分厂家如隆基氢能、718所采用中压配套压缩机方案满足终端用氢需求,部分厂家如Sunfire、Mcphy、西门子及大部分PEM厂家采用3Mpa左右的制氢压力配套压缩机方案满足终端用氢需求。行业尚未形成清晰的制氢压力方向,不同厂家技术理念也各不相同,应结合不同压力方案的成本、性能、可靠性差异选择合适的一种。 锡林郭勒国内电解水制氢设备产量随着制氢装备性能提升、成本下降,我国制氢设备自主技术创新呈现发展势头,将促进绿氢产业规模化发展。
从目前国内外主流的碱性电解槽生产厂家对外公布的产品参数来分析,大部分设备制造商的制氢装备出口压力为 1.4MPa-1.6MPa 范围,其中部分厂家也逐步提高碱性电解槽装备出口制氢压力,比较高可达 3.2MPa。制氢装备出口压力呈现逐步提高的趋势,究其原因主要是氢气的下游应用厂家的接入压力较高。例如合成氨反应压力约为 13.5MPa-15MPa、甲醇反应器压力约为 4.5MPa-6MPa、加氢站输入压力为≥5MPa,氢气下游实际应用压力会有提高,而制氢装备出口压力至氢气场景接入之间就存在一个氢气压差,就需要配置氢气压缩机,氢气压缩机根据流量、压缩比、温度、类型等因素影响,就会投入不同的氢气压缩成本,提升氢气从制氢到用氢的单位氢气成本价格。
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。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。
目前,我国的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260标方/小时,而国外生产的PEM电解槽单槽比较大制氢规模可以达到500标方/小时。PEM电解水制氢系统由PEM电解槽和辅助系统(BOP)组成。PEM电解槽由质子交换膜、催化剂、气体扩散层和双极板等零部件组装而成。电解槽的基本组成单位是电解池,一个PEM电解槽包含数十至上百个电解池。质子交换膜电解槽成本中45%是电解电堆、55%是系统辅机;其中电解电堆成本中53%是双极板;膜电极成本由金属Pt、金属Ir、全氯磺酸膜和制备成本四要素组成。由于PEM电解槽的质子交换膜需要150-200微米,在加工的过程中更容易发生肿胀和变形,膜的溶胀率更高,加工难度更大,主要依赖于国外产品。该设备通过特定的膜过滤技术,将氢气从混合气体中分离出来。沧州本地电解水制氢设备销售
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。唐山PEM电解水制氢设备价格
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。唐山PEM电解水制氢设备价格