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。壓縮制氫設(shè)備是一種通過物理過程令氫氣密度增加,從而實現(xiàn)純化的方法。小型電解水制氫設(shè)備
水電解制氫是利用電能將水分解為氫氣和氧氣的過程,可以用下面的化學(xué)方程式表示:2H 2O ----->2H2 + O2水電解制氫需要一個電解槽,其中有兩個電極(陽極和陰極),分別連接到電源的正負極。水在電解槽中充當(dāng)電解質(zhì),可以傳導(dǎo)電流。當(dāng)通電時,水在陽極發(fā)生氧化反應(yīng),生成氧氣和正電荷的氫離子(H +)。而在陰極發(fā)生還原反應(yīng),氫離子與負電荷的電子(e -)結(jié)合生成氫氣。具體的反應(yīng)如下:陽極反應(yīng):2H 2 O -----> O 2 + 4H + + 4e -陰極反應(yīng):4H + + 4e - 2H 2水電解制氫的效率取決于所需的電壓和實際消耗的電能。理想情況下,水電解制氫只需要1.23 V的電壓,這是水分解為氫氣和氧氣所需的**小熱力學(xué)勢差。但實際上,由于電極材料、電解質(zhì)、溫度、壓力、反應(yīng)動力學(xué)等因素的影響,水電解制氫需要更高的電壓才能進行,一般在1.8~2.4 V之間。因此,水電解制氫的效率一般在50~80%之間。石家莊PEM電解水電解水制氫設(shè)備在未來的能源領(lǐng)域中擁有重要的應(yīng)用前景。
目前工業(yè)界主流堿性電解槽3000A/m2對應(yīng)的小室槽壓為1.85V左右,少數(shù)新銳產(chǎn)品能達到6000A/m2@1.85V。但是,需要著重提醒的是,雖然大量學(xué)術(shù)論文中達到了很好的技術(shù)指標(biāo),但是測試的方法卻達不到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?!肮び破涫卤叵壤淦鳌?,為了快速獲得與工業(yè)場景對標(biāo)的有效數(shù)據(jù),就需要在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合隔膜堿性電解槽上進行測試。采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的硬件和方法來測試催化電極,以國內(nèi)學(xué)術(shù)界在電解水制氫領(lǐng)域內(nèi)的規(guī)模和實力,研發(fā)潛力將被快速激發(fā)和釋放,對國內(nèi)堿性電解槽行業(yè)帶來性的貢獻。
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(biāo),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)。PEM電解水制氫技術(shù)目前設(shè)備成本較高。
電解水制氫的操作步驟主要是:第一步,準(zhǔn)備電解槽,將兩個電極分別插入水中,保持適當(dāng)間距,通電后水開始分解。第二步,選擇合適電極,通常是一種不容易被氧化的材料,例如鉑或鎢。第三步,選用合適電流,通電后應(yīng)選擇合適的電流實現(xiàn)水的電解,電流的大小取決于反應(yīng)條件和電極的大小。第四步,產(chǎn)氣收集,當(dāng)電極的電流通過水時,氫氣和氧氣分別分解,并聚集在相應(yīng)電極周圍,可以用一個導(dǎo)管或管道將產(chǎn)生的氫氣收集起來。第五步,分離氫氣,氫氣可以通過壓縮或直接與空氣相接觸來分離收集。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行選擇。電解水之情一公斤需要多少錢
PEM電解水制氫技術(shù)基本成熟,進入了商業(yè)化早期階段。小型電解水制氫設(shè)備
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。小型電解水制氫設(shè)備