和碱性电解水制氢技术相比,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。PEM电解槽的电流密度更大,通常在10000 A/m2以上。PEM电解槽的产氢纯度通常在99.99%左右。由于PEM电解槽使用纯水作为电解原料,产生的氢气中不会带入碱雾,有利于提升氢气品质。另外,质子交换膜的气体渗透率低,这有助于避免氢气和氧气的气体交叉渗透现象。PEM电解槽无需严格控制膜两侧压力,具有快速启动停止和快速功率调节响应的优势,适用于可再生能源发电波动性输入。国内利用可再生能源耦合PEM电解水制氢的项目也相对偏少。包头电解水制氢设备销售
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。日照国内电解水制氢设备厂家电解槽的基本组成单位是电解池。
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。
阳离子/质子交换膜水电解技术(PEM)是指使用质子(阳离子)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原料的制氢过程。和碱性电解水制氢技术相比,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,并且,PEM电解水制氢技术工作效率更高,易于与可再生能源消纳相结合,是目前电解水制氢的理想方案。但是由于PEM电解槽需要在强酸性和高氧化性的工作环境下运行,因此设备需要使用含贵金属(铂、铱) 的电催化剂和特殊膜材料,导致成本过高,使用寿命也不如碱性电解水制氢技术。在未来的研发中,制氢设备不断迭代升级,有望在能源转型和氢能产业中发挥更为重要的作用。
水电解制氢中一般要求运行在稳定或接近稳定的电力输入下以保障整体性能和可靠性,而可再生能源包括风和太阳能具有波动性的天然特征,这导致可再生能源电力无法完全用于制氢,不利于实现可再生能源的有效利用。目前碱性电解槽表现出一定的波动性负荷跟随能力,如允许在 30%-110%比例的额定制氢功率区间内运行,但缺乏长期的示范验证。尤其是当输入电力波动性变化时,电解槽内温度、电位等参数发生瞬态变化,水或碱液等传质响应滞后,导致局部高温或高电势,可能对电极、隔膜等材料造成不可逆损害,从而影响制氢性能,削减电解槽寿命。基于波动性对电解槽的工况-材料-结构-性能影响规律,进行正向设计开发,研究缓解策略,提升电解槽抵抗电源波动能力,从而增加可再生能源利用率,对于降低电解水制氢成本、推动规模化应用具有重要意义。其优点是适用范围广,处理量大,同时没有任何排放物,环保性好。小型电解水制氢设备河北
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。包头电解水制氢设备销售
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。包头电解水制氢设备销售