從常遠(yuǎn)的角度來看,通過電解水制取的綠色氫氣是未來發(fā)展的主旋律,光伏產(chǎn)生的富余綠色電力用來電解水,制備成氫氣,并存儲(chǔ)起來。這種模式是目前人類為理想的綠色能源組合方式。我國(guó)發(fā)展光伏和氫能源,可以有效降低溫室氣體的排放,是碳中和和碳達(dá)峰的宏偉目標(biāo)的重要舉措。同時(shí),由于氫能源的存儲(chǔ)和運(yùn)輸可以跨越時(shí)間和地點(diǎn),當(dāng)未來十幾年后,我國(guó)的能源安全就能得到更好的保障。電解水制取氫氣的過程中沒有溫室氣體的排放,屬于綠氫,是比較符合人類環(huán)保要求的一種氫氣制取方式。電解水制氫主要有四種技術(shù)路線:堿性電解水制氫(ALK)、質(zhì)子交換膜電解水制氫(PEM)、固體氧化物電解水制氫(SOEC)、陰離子交換膜電解水制氫(AEM)。水電解制氫是利用電能將水分解為氫氣和氧氣的過程。阿拉善本地電解水制氫設(shè)備廠家
電解水的工藝流程包括水的凈化、電解槽的設(shè)計(jì)、電流密度的控制、氣體的分離和純化等過程。具體流程如下:1.水的凈化:在電解水之前,需要對(duì)水進(jìn)行凈化處理,去除其中的雜質(zhì)和離子,以保證電解效率和氫氣的純度。2.電解槽的設(shè)計(jì):電解槽的設(shè)計(jì)需要考慮到電解效率、能耗、耐腐蝕性能等因素,一般采用的是具有高效電解效果和良好耐腐蝕性能的材料。3.電流密度的控制:電流密度是影響電解效率和氫氣純度的重要因素,一般采用的是0.1~0.5 A/cm2的電流密度。4.氣體的分離和純化:在電解水過程中,氫氣和氧氣會(huì)同時(shí)產(chǎn)生,需要通過分離和純化的方法將氫氣和氧氣分開,并去除其中的雜質(zhì)和水分,以得到純凈的氫氣。PEM電解水制氫內(nèi)蒙古氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用很多的二次能。
未來,隨著各國(guó)補(bǔ)助力度加大與更多大型項(xiàng)目落地,國(guó)際電解水制氫產(chǎn)能或?qū)⒗^續(xù)成番增長(zhǎng)。一方面,海外有較多大型規(guī)劃綠氫項(xiàng)目?jī)?chǔ)備,全球經(jīng)過投資決議的萬(wàn)噸級(jí)電解水制氫項(xiàng)目已有近50項(xiàng);另一方面,全球尤其歐洲各國(guó)對(duì)綠氫生產(chǎn)的補(bǔ)貼資金逐漸到位,疊加航運(yùn)、化工等領(lǐng)域?qū)α闾既剂吓c零碳原料的需求增長(zhǎng),或會(huì)推動(dòng)2024年多項(xiàng)萬(wàn)噸級(jí)項(xiàng)目落地開工。結(jié)合各國(guó)項(xiàng)目規(guī)劃、補(bǔ)貼進(jìn)展、碳市場(chǎng)等多方面預(yù)測(cè),樂觀情境下,到2025年底全球(含中國(guó))綠氫累計(jì)產(chǎn)能或?qū)⒃鲩L(zhǎng)至約140萬(wàn)噸/年,到2030年底全球(含中國(guó))綠氫累計(jì)產(chǎn)能或?qū)⒃鲩L(zhǎng)至約1600萬(wàn)噸/年。
雖然堿性水電解工業(yè)化比較成熟,但其缺點(diǎn)也很明顯,首先,效率低,即使有隔膜的存在,陽(yáng)極生成的氧氣也會(huì)擴(kuò)散到陰極,擴(kuò)散到陰極的氧氣又被還原成水,使得電解效率變低,而且穿越到陰極的氧氣會(huì)帶來很嚴(yán)重的安全隱患。其次,電解器能承受的電流密度有限,因?yàn)橐后w電解質(zhì)和隔膜存在,使得電解器難以在高電流密度的條件下運(yùn)行。再次,由于采用液體電解質(zhì),高壓條件下運(yùn)行也難以實(shí)現(xiàn),不利于運(yùn)行管理。雖然堿性電解水技術(shù)有明顯的不足,但是其應(yīng)用成本低,仍是工業(yè)應(yīng)用中的重點(diǎn)。目前越來越多的精力去研究開發(fā)堿性條件下的固體電解質(zhì)聚合物薄膜代替溶液電解質(zhì)和隔膜,實(shí)現(xiàn)堿性離子隔膜水電解(AEMWE,anion exchange membrane water electrocatalysis),能有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)堿性水電解的不足。在充滿電解液的電解槽中通入直流電,水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),分解成氫氣和氧氣。
氫氣具有高能量密度、易于儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于燃料電池、航空航天、化工等領(lǐng)域。燃料電池是一種將氫氣和氧氣通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的裝置,它具有零排放、高效率、低噪音等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、飛機(jī)等交通工具;航空航天領(lǐng)域中,氫氣被用作火箭燃料,因?yàn)樗娜紵a(chǎn)生的副產(chǎn)品是水,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染;化工領(lǐng)域中,氫氣被用作還原劑、氫化劑、氫氣焊等。氫氣是一種易燃易爆的氣體,因此在制造、儲(chǔ)存和使用過程中需要注意安全。在制造氫氣的過程中,需要注意電解槽的設(shè)計(jì)、電流密度的控制、氣體的分離和純化等因素,以避免火災(zāi)和的發(fā)生;在儲(chǔ)存和使用氫氣的過程中,需要采取相應(yīng)的安全措施,如加壓儲(chǔ)存、防爆裝置、防靜電等,以確保人員和環(huán)境的安全。隨著氫燃料電池技術(shù)的突破,市場(chǎng)對(duì)氫的需求逐漸增長(zhǎng)。內(nèi)蒙古pem電解水制氫缺點(diǎn)
水電解制氫是一種較為方便的制取氫氣的方法。阿拉善本地電解水制氫設(shè)備廠家
電解的本質(zhì):電能推動(dòng)電解質(zhì)溶液中的水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),生成氫氣與氧氣。理論電量:根據(jù)法拉第定律,電極反應(yīng)產(chǎn)物的質(zhì)量與通入的電量成正比,制取1Nm3氫氣和0.5Nm3氧氣需要的電量為2390Ah,即1mol氫和0.5mol氧的理論電量為53.6Ah。電壓要求:要進(jìn)行電解,必須在一對(duì)電極上加上一定的直流電壓,使電流流過電解槽。U=E+IR+ηH+ηO(操作電壓=水的理論分解電壓+電解電流x電解總電阻+氫超電壓+氧超電壓)。總電阻電壓IR(歐姆損失)由V液、V隔、V極、V接共同組成,當(dāng)電解材料良好時(shí),操作正常時(shí),后3項(xiàng)影響很小,所以,操作電壓主要包括理論分解電壓、超電壓和電解液電壓損失。極間電壓或小室電壓,一般為1.8~2.5V。阿拉善本地電解水制氫設(shè)備廠家