开封工业电解水制氢设备

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。PEM电解槽的产氢纯度通常在99.99%左右。开封工业电解水制氢设备

以往的制氢装备均应用在多晶硅、电厂等场景，例如某多晶硅厂，氢气主要应用于多晶硅还原炉的还原气体，制氢站是按照 2 万吨多晶硅的产能设计，所以用气量很多情况多晶硅产能较为稳定，且用电来自电网，制氢装备多数情况处于 60%负荷运行，氢气储罐压力主要维持在 0.9－1.2MPa 之间。针对光伏制氢系统，由于光伏发电的间歇波动特性，制氢装备需要考虑供电的不稳定性，对制氢装备带来了全新的挑战。如何评价光伏制氢系统需要进行全新的定义，例如：初始响应时间、总响应时间、比较大斜坡速率、比较低工作点、冷启动时间、热启动时间、关机时间等等。电解水制氢方法鄂尔多斯PEM电解槽是PEM电解水制氢装置的重要部分。

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。

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。PEM电解槽的电流密度更大，通常在10000 A/m2以上。

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。电解水制氢作为目前制取绿氢主要的方式，市场规模正不断扩大。青岛附近电解水制氢设备产量

采用PEM水电解制氢技术建造加氢站现场制备绿氢。开封工业电解水制氢设备

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)。开封工业电解水制氢设备