堿性電解水技術是電解水技術中發(fā)現(xiàn)得早的,也是目前電解水技術中為成熟的。其原理可以簡單地描述為: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,在陽極,OH-發(fā)生氧化反應生成氧氣,在陰極,H+被還原生成氫氣,如圖 1-1 所示。通常高比表面的鍍鎳鋼板或者鎳銅鐵作為陽極催化劑,并在上面負載錳、鎢和釕的氧化物,質量分數(shù)為 30%的 KOH 或者 Na OH 溶液作為電解液,鍍有高比表面鎳或者鎳鈷合金的鋼材則作為陰極催化劑,運行時,槽壓一般在 1.9 V 到 2.6 V 之間。PEM電解水制氫系統(tǒng)由PEM電解槽和輔助系統(tǒng)(BOP)組成。濰坊工業(yè)電解水制氫設備廠家排名
國內電解槽企業(yè)說的上名字的就那么幾家,自從綠氫火熱之后,短短兩三年的時間內,就有數(shù)百家的電解槽企業(yè)成立。有基于以往電解槽企業(yè)從業(yè)經(jīng)歷看到發(fā)展機遇辭職單干的,有風、光企業(yè)為了拓展延伸業(yè)務也涉足電解水制氫的(很大一部分原因也是這兩年風力發(fā)電和光伏發(fā)電都卷出天際了),也有燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)將業(yè)務拓展延伸至電解水制氫的(因為燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈上各環(huán)節(jié)大多也經(jīng)營困難),還有純局外人看中綠氫巨大的發(fā)展?jié)摿ν度刖薮筘斄Γ瑥睦吓破髽I(yè)挖來*****,從零開始搭建團隊涉足其中的。小型電解水電解槽是電解水制氫系統(tǒng)的裝備,在直流電作用下,水通過電化學反應,得到氫氣和氧氣。
主流電解水制氫技術堿性電解水制氫:技術成熟,已商業(yè)化,但存在電流密度低、氣體交叉混合等問題。通過采用微間隙或零間隙結構可提升效率,未來應開發(fā)低成本非貴金屬催化劑。質子交換膜電解水制氫:具有高電流密度、高氣體純度等優(yōu)點,但成本高、材料腐蝕問題突出。研究聚焦于開發(fā)非貴金屬催化劑,降低成本并提高材料耐腐蝕性。陰離子交換膜電解水制氫:成本效益高,但處于起步階段,膜材料性能和設備應用有待探索。未來需優(yōu)化非貴金屬催化劑,開發(fā)新型納米結構材料。固體氧化物電解水制氫:高溫下效率高,但穩(wěn)定性和耐久性不足。研究重點是開發(fā)新型材料和催化劑,解決高溫下的穩(wěn)定性問題。
該技術是指使用質子(陽離子)交換膜作為固體電解質替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質(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相比,PEM電解水制氫技術具有電流密度大、氫氣純度高、響應速度快等優(yōu)點,并且,PEM電解水制氫技術工作效率更高,易于與可再生能源消納相結合,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,因此設備需要使用含貴金屬(鉑、銥)的電催化劑和特殊膜材料,導致成本過高,使用壽命也不如堿性電解水制氫技術。目前,電解水制氫技術已經(jīng)得到了廣泛應用,并且隨著技術的不斷發(fā)展。
目前,氫氣的制取有三種較為成熟的技術路線:1、以煤炭、天然氣為的化石原料制氫,該技術路線的成本較低、技術成熟,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、以堿性電解槽和質子交換膜電解槽為的電解水制氫,該技術路線成本較高,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。綠氫價格受電價、設備成本、運行成本、綠氫市場及政策等影響,目前與藍氫相比仍不具優(yōu)勢。鄂爾多斯本地電解水制氫設備廠家
氫能還可替代焦炭用于冶金工業(yè),降低建筑采暖的碳排放。濰坊工業(yè)電解水制氫設備廠家排名
在直流電作用下,水分子在陰極發(fā)生還原反應,生成氫氣和氫氧根離子(OH–),氫氧根離子在電場和氫氧側濃度差的作用下穿過隔膜到達陽極,在陽極一側發(fā)生析氧反應,生成氧氣和水。電解槽裝配時浸沒在高濃度(20%~30%)的KOH 溶液中,此時離子電導率比較大,主要缺點是電解液具有腐蝕性,NaOH 和NaCl 溶液也可作電解液,但不常用。堿槽的電解池分成兩個電極,電極將氣密隔膜分開。由于隔膜的阻礙,氫氣和氧氣不會通過隔膜混合在一起,但是電解液卻可以通過隔膜進入另一側。制氫系統(tǒng)運行時,氫氣和堿液的混合液以及氧氣與堿液的混合液分別經(jīng)過氣水分離器,將氣體和溶液分離,堿液回流至電解槽,氫氣和氧氣分別進入純化裝置提純后進行收集。濰坊工業(yè)電解水制氫設備廠家排名