氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用***的二次能源,正被視為實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的重要載體。各國**都明確將氫能定位為未來國家能源體系的重要組成部分,是用能終端實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體。歐洲、美國等全球主要國家與地區(qū)都將氫能發(fā)展上升至國家的經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略高度,近兩年接連出臺了氫能發(fā)展規(guī)劃與激勵機制。近年來,至少數(shù)百家企業(yè)新進入氫能行業(yè),市場保持了極高的增長速度,預(yù)計未來氫能汽車,加氫站,儲運氫氣,電解槽等將帶來萬億美元的市場需求。在全球經(jīng)濟經(jīng)歷歷史性的2020衰退以后,2021到2023年電解水設(shè)備行業(yè)呈現(xiàn)了極快的增長速度。這得益于各國**政策的支持和各個企業(yè)對可持續(xù)發(fā)展的重視,在加上新進入者的持續(xù)涌現(xiàn),電解水設(shè)備保持了極快的增長速度。電解水制氫系統(tǒng)主要由電解槽、電源系統(tǒng)、氣體分離與純化系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等組成。本地電解水制氫技術(shù)
電解水制氫的基本原理是在直流電的作用下,水分子在電解槽中被分解成氫離子和氫氧根離子,氫離子在陰極得到電子還原成氫氣,而氫氧根離子在陽極失去電子氧化成氧氣。堿性電解水制氫:原理:利用堿性電解質(zhì)(如氫氧化鉀或氫氧化鈉)作為導(dǎo)電介質(zhì),在電解槽中進行水電解。特點:技術(shù)成熟穩(wěn)定,成本相對較低,但反應(yīng)速度較慢,能量效率相對較低,且產(chǎn)生的氫氣純度不高,需要進行后續(xù)處理。應(yīng)用:適用于大規(guī)模工業(yè)制氫,尤其是在電力成本較低的地區(qū)。日照附近電解水制氫設(shè)備企業(yè)PEM電解槽的單位成本仍然遠高于堿性電解槽。
PEM電解水制氫:原理:采用質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì),以純水為電解原料,通過直流電實現(xiàn)水電解。特點:該技術(shù)具有高電流密度、高純度氫氣、快速響應(yīng)以及高工作效率等優(yōu)勢。然而,其設(shè)備成本相對較高,且需要在強酸性和高氧化性的環(huán)境下運行。應(yīng)用:PEM電解水制氫技術(shù)特別適用于需要高純度氫氣的領(lǐng)域,例如燃料電池汽車加氫站、食品工業(yè)以及半導(dǎo)體制造等。此外,其迅速響應(yīng)的特性也使其非常適合與可再生能源結(jié)合使用。電解水制氫系統(tǒng)涵蓋了多個關(guān)鍵組件,包括電解槽、電源系統(tǒng)、氣體分離與純化模塊、冷卻體系以及控制系統(tǒng)等。其中,電解槽作為系統(tǒng)的**,其功能在于將水高效地電解為氫氣和氧氣。
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(shè)備需要經(jīng)過較長時間預(yù)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(shè)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。制氫效率是衡量系統(tǒng)性能的重要指標之一,它反映了系統(tǒng)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(即氫氣)的能力。
灰氫是指通過化石燃料(如煤炭、石油、天然氣等)燃燒或重整制取的氫氣。在生產(chǎn)過程中,會釋放大量的二氧化碳,因此被稱為“灰氫”。這種制氫方式成本較低,但對環(huán)境影響較大,是目前全球主要的氫氣生產(chǎn)方式。藍氫是在灰氫的基礎(chǔ)上,應(yīng)用碳捕集與封存技術(shù)(CCUS),將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳捕獲并封存,從而減少碳排放。雖然藍氫的碳排放強度相對較低,但由于需要額外的碳捕集和封存技術(shù),其生產(chǎn)成本較高。綠氫目前沒有統(tǒng)一定義,國內(nèi)俗稱的綠氫就是可再生氫,即通過使用可再生能源(例如太陽能、風能、核能等非化石能源)制造的氫氣?,F(xiàn)階段電解水是主要的將這些外部能源吸收并生產(chǎn)出氫氣的方式,力爭實現(xiàn)零碳排放。燃料電池汽車被視為整個綠氫行業(yè)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè),但下一步的關(guān)鍵是成本下降,同時帶動更大場景更大規(guī)模應(yīng)用。工業(yè)制氫設(shè)備保定
在制氫設(shè)備加速推陳出新的背后,電解水制氫設(shè)備領(lǐng)域的投融資呈現(xiàn)不斷高漲的強勁勢頭。本地電解水制氫技術(shù)
現(xiàn)在世界上每年消耗的氫氣在5000萬噸左右,其中96%來自化石能源,*4%來自電解水,而且所用的電也并非全部來自可再生能源。綠氫是統(tǒng)籌解決全球氣候變化、能源安全與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要措施,伴隨著以綠色低碳為特征的能源產(chǎn)業(yè)和技術(shù)變革在世界范圍內(nèi)興起,綠氫發(fā)展將不斷加速。發(fā)展綠色氫能也是促進我國實現(xiàn)“雙碳”目標,加快我國發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型的強勁動力。主要表現(xiàn)在:能源維度:利用本土可再生能源制氫,降低化石能源進口依賴,優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),提升能源自給與穩(wěn)定性。環(huán)境層面:助力各行業(yè)脫碳,尤其助力高排放行業(yè)達成碳中和,減少污染排放,改善大氣質(zhì)量。經(jīng)濟領(lǐng)域:催生產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)新興產(chǎn)業(yè),推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)低碳升級,創(chuàng)造大量就業(yè)崗位,促進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。技術(shù)方面:激發(fā)多領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新,增強自主創(chuàng)新力,利于國際合作交流,提升國際能源領(lǐng)域話語權(quán)。本地電解水制氫技術(shù)