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电解槽是PEM电解水制氢装置的重要部分。焦作附近电解水
在双碳目标驱动下,中国电解水制氢产业发展迅速,产业链端入局企业在迅速增加,应用端在逐步突破。中国布局电解水制氢的企业数量快速增加,据统计,电解槽装备企业数量已超百家,产业链相关企业已超二百家。自2021年至今,国内已有接近40款碱性电解槽产品发布。中国已有超过百个在建和规划中的电解水制氢项目,涵盖了石油炼化、化工合成、钢铁冶炼和交通等多个领域。接近75%的绿氢项目坐落于三北地区,约80%的项目采用碱性电解水制氢技术。张家口PEM纯水电解制氢设备PEM电解槽的单位成本仍然远高于碱性电解槽。
我国的电解水制氢技术起源于苏联设备,对其商业应用需追溯到 19 世纪 90 年代。国内大规模的电解水制氢技术以碱水电解制氢为主,该种设备技术流程简单,操作方便,各项技术指标接近国际水准。碱性水电解通常采用 KOH 作为电解液,电解质的质量浓度一般为 20%-30%以保证电解液具有较高的电导率,并且电解槽需要强制对流。较高的电解槽温度有利于降低电极反应的过电位和溶液的电阻,但会加剧材料的腐蚀。故电解槽的温度应综合考虑以上两个方面,当前,工业化碱性水电解槽一般在 85℃~95℃下运行。电解槽内的压力也会对整个水电解过程产生影响。通过加压可以减少电解槽内气体体积,使气体停滞时间缩短,从而提高电解槽内电解液的电导率,当前工业化碱性电解槽工作压力在 3.2MPa 以内。同时高压设备无需使用费用较高的氢气压缩机,能够减少启动成本,近一些高压设备已经开始得到发展。
“如何得到成本更低的绿氢,是制氢环节的任务和使命。”胡骏明认为,此前,燃料电池汽车被视为整个绿氢行业的先导产业,但下一步的关键是成本下降,同时带动更大场景更大规模应用。“现阶段,绿氢产业将在资源禀赋相对较好、应用场景比较丰富的区域率先发展,比如既有便宜绿电又有下游灰氢替代场景或燃料电池汽车示范的地方,进行制氢项目落地。”胡骏明指出,产业下一步将着力聚焦如何获取更多更便宜的绿氢,推动下游车用、发电、化工等领域更大规模应用,由原来的需求侧向供给侧转变。但是由于膜材料成本相对较高,加上运行过程中难以处理一些不纯净的物质,导致其在应用范围上有些受限。
虽然氢能被作为新能源的一种形式,但氢能仍被列为危化品管理名录。从目前落地政策实施来分析,新能源制氢项目主要审批部门为能源规划、发改委等层面。实际项目落地与执行层面为当地的应急管理部门、安全生产监督管理部门,但其执行的法律法规认为氢气危化品监管监督等内容,造成项目落地与实施周期较长,未能发挥新能源的优势作用。目前随着光伏+制氢、风电+制氢项目逐步落地实施,各地针对具体项目的并/离网形式要求各有不同,部分省份明确并网形式和离网形式,但部分省市主要是参照已有项目情况推荐执行。因此,随着新能源制氢示范项目逐步落地实施,应用越来越成熟。需要制定适应目前的光伏+制氢、风电+制氢的相关标准与规范,来促进装备制造企业向高质量发展和装备制造方向发展。PEM水电解技术被誉为制氢领域极具发展前景的水电解制氢技术之一。包头专业电解水制氢设备公司
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。焦作附近电解水
贵金属、贵金属合金及其氧化物仍然是性能比较好的催化剂。然而,贵金属催化剂的使用成本较高,开发高性能、低成本的催化剂非常重要。过渡金属催化剂和非金属催化剂具有制备成本低的优点,通过尺寸和形貌调控、导电载流子材料复合、原子掺杂、晶相调控、非晶态工程、界面工程等设计策略,可提高其催化活性。开发高效、低成本的催化剂是电解水制氢的关键步骤。贵金属催化剂由于其成本高、存储量低,难以支持大规模应用。过渡金属和非金属材料成本低,具有较大的丰度,是替代贵金属催化剂的理想材料。图7比较了不同类型的催化剂。与贵金属催化剂相比,过渡金属催化剂结构不稳定,催化机理复杂,非金属催化剂的活性有待提高。这三类电解水制氢催化剂都有待进一步研究。焦作附近电解水