根據(jù)《全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》顯示,氫能源在2022年作為能源消耗占比不足1%,預(yù)測到2050年氫能在全球能源總需求中占比將達(dá)到10%以上,并帶動起十萬億規(guī)模的氫能源產(chǎn)業(yè)鏈。由此可看出,氫氣的制取在未來肯定是一個新興且充滿希望的行業(yè)。我們根據(jù)氫氣的生產(chǎn)及碳排放情況,可將氫氣分為:灰氫、藍(lán)氫、綠氫?;覛渲傅氖牵菏褂没剂现迫錃?,并對釋放的二氧化碳不做任何處理;藍(lán)氫指的是:將天然氣重整,并在生產(chǎn)過程中利用碳捕捉、利用、儲存等先進(jìn)技術(shù),減少溫室氣體的排放;綠氫指的是:通過使用可再生能源(如太陽能、風(fēng)能、核能等)制備的氫氣,在綠氫的生產(chǎn)過程中,是完全沒有碳排放的。堿性電解水制氫設(shè)備由于電解質(zhì)的穩(wěn)定性較好,價格較低,因此在實際應(yīng)用中使用較為多。電解水制氫方法山東
該技術(shù)是指使用質(zhì)子(陽離子)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,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電解槽需要在強酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運行,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)。廊坊工業(yè)電解水PEM電解水制氫是指使用質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì),并使用純水作為電解水制氫的原料的制氫過程。
電解水的工藝流程包括水的凈化、電解槽的設(shè)計、電流密度的控制、氣體的分離和純化等過程。具體流程如下:1.水的凈化:在電解水之前,需要對水進(jìn)行凈化處理,去除其中的雜質(zhì)和離子,以保證電解效率和氫氣的純度。2.電解槽的設(shè)計:電解槽的設(shè)計需要考慮到電解效率、能耗、耐腐蝕性能等因素,一般采用的是具有高效電解效果和良好耐腐蝕性能的材料。3.電流密度的控制:電流密度是影響電解效率和氫氣純度的重要因素,一般采用的是0.1~0.5 A/cm2的電流密度。4.氣體的分離和純化:在電解水過程中,氫氣和氧氣會同時產(chǎn)生,需要通過分離和純化的方法將氫氣和氧氣分開,并去除其中的雜質(zhì)和水分,以得到純凈的氫氣。
我國的氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的相關(guān)文件是相對較保守的數(shù)據(jù),因為根據(jù)目前的一些項目規(guī)劃來看,國內(nèi)的電解水制氫市場的發(fā)展和規(guī)劃文件來相比有較大差距。氫能聯(lián)盟的100GW目標(biāo)是實現(xiàn)碳中和的重要前提,以此來分析,可以看出:目前國內(nèi)已有的電解水制氫設(shè)備總計產(chǎn)能在1GW左右;到2023年預(yù)計有2GW左右的產(chǎn)能;到2025年預(yù)計有10GW的產(chǎn)能;到2030年預(yù)計有100GW的產(chǎn)能。如果在此基礎(chǔ)上增加國內(nèi)廠家出口到國外的一些數(shù)據(jù),世界所有國家對國內(nèi)電解水制氫設(shè)備的需求量還會有相應(yīng)的增幅,預(yù)計2030年在130GW左右。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,PEM電解水制氫技術(shù)工作效率更高。
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(yīng)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(yīng)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(yīng)難以釋放電子,陰極上還原反應(yīng)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)。在電解水制氫設(shè)備的選擇上,需要根據(jù)實際需求和使用場景進(jìn)行選擇。青島PEM電解水制氫設(shè)備銷售
PEM電解水制氫是制取綠氫的主要技術(shù)路線之一,與可再生能源適配度高,是極具潛力的制氫技術(shù)。電解水制氫方法山東
未來,綠氫有望成為主力氫源,而電解水制氫則是綠氫的主要制取手段。電解水制氫賽道從政策、需求、供給端等角度定性定量看,發(fā)展要素是初步具備的。但2024H1電解槽中標(biāo)約523MW,以示范項目+堿性槽為主,較2023A的597MW,并未增長,甚至小幅下降。盡管市場發(fā)展不及預(yù)期,但卡點明確。進(jìn)一步分析,現(xiàn)階段,安全的風(fēng)光耦合、綠氫消納能力的不足,是制氫端招標(biāo)節(jié)奏放慢的兩大重要原因。行業(yè)需要時間,順應(yīng)趨勢,尤其對于投資機構(gòu),橫向關(guān)注堿性槽、PEM槽與AEM槽的商業(yè)化進(jìn)展,縱向留意相應(yīng)零部件迭代的投資機會,以緩解當(dāng)前市場痛點,推動電解水制氫賽道的真實繁榮。電解水制氫方法山東