堿性水電解技術(shù)(ALK)是指在堿性電解質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行電解水制氫的過程,電解質(zhì)一般為30%質(zhì)量濃度的KOH溶液或者26%質(zhì)量濃度的NaOH溶液。較之于其他制氫技術(shù),堿性電解水制氫可以采用非貴金屬催化劑,且電解槽具有15年左右的長(zhǎng)使用壽命,因此具有成本上的優(yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)力。堿性電解水制氫技術(shù)已有數(shù)十年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),在20世紀(jì)中期就實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化,商業(yè)成熟度高,運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富,國(guó)內(nèi)一些關(guān)鍵設(shè)備主要性能指標(biāo)均接近于國(guó)際先進(jìn)水平,單槽電解制氫量大,易適用于電網(wǎng)電解制氫。但是,該技術(shù)使用的電解質(zhì)是強(qiáng)堿,具有腐蝕性且石棉隔膜不環(huán)保,具有一定的危害性。生物質(zhì)制氫技術(shù)主要包括熱化學(xué)法和生物法兩大類。滄州國(guó)內(nèi)電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
陽(yáng)離子/質(zhì)子交換膜水電解技術(shù)(PEM)該技術(shù)是指使用質(zhì)子(陽(yáng)離子)交換膜作為固體電解質(zhì)替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質(zhì)(30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液),并使用純水作為電解水制氫原料的制氫過程。和堿性電解水制氫技術(shù)相比,PEM電解水制氫技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn),并且,PEM電解水制氫技術(shù)工作效率更高,易于與可再生能源消納相結(jié)合,是目前電解水制氫的理想方案。但是由于PEM電解槽需要在強(qiáng)酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運(yùn)行,因此設(shè)備需要使用含貴金屬(鉑、銥)的電催化劑和特殊膜材料,導(dǎo)致成本過高,使用壽命也不如堿性電解水制氫技術(shù)。石家莊本地電解水制氫設(shè)備廠家電解水制氫是一個(gè)重要的工業(yè)應(yīng)用,氫氣可以用于工業(yè)脫碳和作為未來的能源載體。
堿性電解水技術(shù)比較大的缺點(diǎn)在于工作電流密度較低、電解槽效率不高、占地面積大。特別在冬季,設(shè)備需要經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱,啟動(dòng)時(shí)間大概需要2 h。不過堿性電解水電解槽、隔膜等設(shè)備、材料的加工、制備工藝在我國(guó)已經(jīng)基本成熟,產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)完善,是目前在我國(guó)**適合規(guī)?;募夹g(shù)路線。通過調(diào)研了解,目前國(guó)內(nèi)比較大單槽制氫規(guī)模已經(jīng)達(dá)到 3000 Nm3/h,電解槽直流電耗比較低可以達(dá)到4.2 kW·h/Nm3。其原理為在兩個(gè)電極之間施以直流電,并用隔膜將陰陽(yáng)兩極分離開來,在陰極水分子被還原,生成氫氣和氫氧根離子,生成的氫氧根離子穿過隔膜到達(dá)陽(yáng)極,在陽(yáng)極側(cè)失電子析氧,生成氧氣和水。
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)。電解水制氫的方法包括堿性電解水、質(zhì)子交換膜電解水和固體氧化物電解水等。
氫氣,這一無碳綠色新能源,憑借其環(huán)保安全、高能量密度、高轉(zhuǎn)化效率、豐富儲(chǔ)量以及適用性等特點(diǎn),在應(yīng)對(duì)環(huán)境危機(jī)和構(gòu)建清潔低碳能源體系中扮演著至關(guān)重要的角色。隨著化石燃料資源的日漸枯竭和能源價(jià)格的持續(xù)攀升,尋找廉價(jià)且儲(chǔ)量豐富的替代能源制氫已成為當(dāng)務(wù)之急。展望未來,生物能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源制氫在21世紀(jì)將逐漸嶄露頭角,但就目前而言,從天然氣、甲醇、水等資源中制氫的技術(shù)仍相當(dāng)有競(jìng)爭(zhēng)力。值得注意的是,煤制氫因?qū)Νh(huán)境和大氣造成嚴(yán)重污染而不被本項(xiàng)目考慮,因此不在討論之列。在選擇國(guó)內(nèi)制氫原料路線時(shí),必須綜合考慮原料資源的可獲得性和成本因素。天然氣制氫工藝雖復(fù)雜但技術(shù)成熟,甲醇制氫流程簡(jiǎn)潔且設(shè)備常見,而水電解制氫則操作簡(jiǎn)便至可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無人值守。在制氫純度方面,天然氣和甲醇制氫可達(dá)到999%,而水電解制氫在純度更高時(shí)可達(dá)9999%。同時(shí),不同制氫方式對(duì)場(chǎng)地條件也有不同要求,例如天然氣制氫需考慮管道或槽車供應(yīng)的便捷性,甲醇制氫則原料充足、運(yùn)輸儲(chǔ)存方便,而水電解制氫的場(chǎng)地條件更為寬松。PEM電解槽由質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散層和雙極板等零部件組裝而成。pem電解水制氫優(yōu)點(diǎn)
氫能是一種二次能源,必須通過化學(xué)過程由存在于化合物中的氫元素轉(zhuǎn)化而來。滄州國(guó)內(nèi)電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
2023年全球電解水制氫項(xiàng)目建設(shè)的主要推動(dòng)者為各國(guó)各領(lǐng)域企業(yè)、地方。其中,各國(guó)能源、化工及交通領(lǐng)域的企業(yè)是直接推動(dòng)方,主要基于自身傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的綠色轉(zhuǎn)型展開。如中國(guó)中石化新疆庫(kù)車綠氫項(xiàng)目,制取綠氫用于中石化旗下的塔河煉化替代傳統(tǒng)天然氣制氫;國(guó)際航運(yùn)馬士基推動(dòng)的丹麥Aabenraa港口綠氫制甲醇項(xiàng)目,為馬士基旗下的甲醇船舶提供零碳甲醇燃料。其次,各國(guó)的財(cái)政支持也是電解水制氫項(xiàng)目推進(jìn)的重要因素,典型的如瑞典鋼鐵企業(yè)Ovako建成的綠氫替代傳統(tǒng)燃料冶金項(xiàng)目,綠氫產(chǎn)能約3千噸/年,其中瑞典能源署提供了30%以上的建設(shè)資金。滄州國(guó)內(nèi)電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量