2024年至2025年,隨著各國補助力度加大與更多大型項目落地,國際電解水制氫產(chǎn)能或?qū)⒗^續(xù)成番增長。一方面,海外有較多大型規(guī)劃綠氫項目儲備,全球經(jīng)過投資決議的萬噸級電解水制氫項目已有近50項;另一方面,全球尤其歐洲各國對綠氫生產(chǎn)的補貼資金逐漸到位,疊加航運、化工等領(lǐng)域?qū)α闾既剂吓c零碳原料的需求增長,或會推動2024年多項萬噸級項目落地開工。能景研究結(jié)合各國項目規(guī)劃、補貼進展、碳市場等多方面預測,樂觀情境下,到2025年底全球(含中國)綠氫累計產(chǎn)能或?qū)⒃鲩L至約140萬噸/年,到2030年底全球(含中國)綠氫累計產(chǎn)能或?qū)⒃鲩L至約1600萬噸/年。PEM水電解制備的綠氫應用于合成氨、煉油、化工、鋼鐵等碳密集型行業(yè)。煙臺專業(yè)電解水制氫設備
制氫項目的成本問題始終是個繞不過的話題,電費成本占氫氣成本的70-80%,電費成本高限制了各類制氫項目的進展,即便搭配可再生能源電力,也會因為其間歇性的特點配套相關(guān)的儲能,增加成本。不管是氫制氨/甲醇/其他,還是可再生能源制氫用于各類應用場景,項目目前還沒有特別好的投資回報率,目前大多數(shù)的項目都是綁定著風光資源在進行項目的運作,而電網(wǎng)的接入及電網(wǎng)的承載能力又是一大挑戰(zhàn)。但在這個過程中,由于競爭無比激烈、投入產(chǎn)出比太差的陰影始終籠罩在制氫設備廠家的頭頂,部分企業(yè)不再投入資金,部分企業(yè)直接退出生產(chǎn)制造,部分企業(yè)直接放棄了氫能的征程。唐山PEM電解水制氫設備常見的電解水制氫設備包括堿性電解水制氫設備、酸性電解水制氫設備和固體氧化物電解水制氫設備。
理論分解電壓:不計任何損耗,只考慮水的自由能變化(電功),該電壓用于克服電解產(chǎn)生的可逆電動勢電解水的理論分解電壓是1.23V。不過在實際操作中,由于電極極化、溶液電阻等因素,實際分解電壓往往大于理論分解電壓。實際分解電壓:一般在1.8-2.0V左右。超電壓:電流通過電極時產(chǎn)生極化現(xiàn)象,使電極電位偏離平衡值,此偏離值即為超電壓。產(chǎn)生原因:(1)濃差極化:電極過程某些步驟遲緩,使電極表面附近的反應物離子濃度低于電解液中的濃度,電極電位偏離平衡電位。高電流密度下容易出現(xiàn),但實際電解溫度較高且循環(huán),所以可忽略不計。(2)活化極化:參加電極反應的某些粒子缺少活化能來完成電子轉(zhuǎn)移,使陽極上氧化反應難以釋放電子,陰極上還原反應難以吸收電子,電極電位偏離平衡電位。低電流密度下容易出現(xiàn)。
堿性電解水技術(shù)比較大的缺點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,設備需要經(jīng)過較長時間預熱,啟動時間大概需要2 h。不過堿性電解水電解槽、隔膜等設備、材料的加工、制備工藝在我國已經(jīng)基本成熟,產(chǎn)業(yè)鏈相對完善,是目前在我國**適合規(guī)?;募夹g(shù)路線。通過調(diào)研了解,目前國內(nèi)比較大單槽制氫規(guī)模已經(jīng)達到 3000 Nm3/h,電解槽直流電耗比較低可以達到4.2 kW·h/Nm3。其原理為在兩個電極之間施以直流電,并用隔膜將陰陽兩極分離開來,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陽極,在陽極側(cè)失電子析氧,生成氧氣和水。其優(yōu)點是運行穩(wěn)定、可靠性高、處理量大,同時不需要消耗大量水資源,并且節(jié)能環(huán)保。
電解的本質(zhì):電能推動電解質(zhì)溶液中的水分子在電極上發(fā)生電化學反應,生成氫氣與氧氣。理論電量:根據(jù)法拉第定律,電極反應產(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:要進行電解,必須在一對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,當電解材料良好時,操作正常時,后3項影響很小,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。PEM電解水制氫是潛力的電解水制氫技術(shù),有望成為“綠電+綠氫”生產(chǎn)模式的主流發(fā)展趨勢。山西附近電解水制氫設備產(chǎn)量
電解槽的基本組成單位是電解池。煙臺專業(yè)電解水制氫設備
目前,氫氣的制取有三種較為成熟的技術(shù)路線:1、以煤炭、天然氣為的化石原料制氫,該技術(shù)路線的成本較低、技術(shù)成熟,但存在大量溫室氣體的排放,企業(yè)有:中國石化、中國石油等;2、以焦爐煤氣、氯堿尾氣為的工業(yè)副產(chǎn)制氫,該技術(shù)路線成本較低,但存在受到原料供應和地點的限制,企業(yè)有:美錦能源、鎮(zhèn)洋發(fā)展等;3、以堿性電解槽和質(zhì)子交換膜電解槽為的電解水制氫,該技術(shù)路線成本較高,制氫成本受限于電價,企業(yè)有:隆基綠能、陽光電源、寶豐能源等。煙臺專業(yè)電解水制氫設備