電解水制氫系統(tǒng)主要由電解槽、分離器、洗滌器、冷卻器、供水、加堿等設備組成。電解槽是電解水制氫系統(tǒng)的**設備,為了降低水的電阻,提高電解效率,必須在水中加入NaOH或KOH電解質(zhì),配成30%左右的堿液注入電解槽。制氫環(huán)節(jié)是雙碳目標的提出使“綠氫”成為減碳脫碳的重要途徑。其中,電解水制氫是重要的制取綠氫的方法。電解水制氫規(guī)模的提升,也使電解槽市場迅速增長。根據(jù)HengCe(恒策咨詢)的統(tǒng)計及預測,2023年全球水電解制氫設備市場銷售額達到了11.96億美元,預計2030年將達到171.4億美元,年復合增長率(CAGR)為45.6%(2024-2030)。地區(qū)層面來看,中國市場在過去幾年變化較快,2023年市場規(guī)模為百萬美元,約占全球的%,預計2030年將達到百萬美元,屆時全球占比將達到%。但該制氫方式需要消耗大量的電能,其中電價占總氫氣成本的60%~80%。菏澤專業(yè)電解水制氫設備公司
堿性水電解技術(ALK)是指在堿性電解質(zhì)環(huán)境下進行電解水制氫的過程,電解質(zhì)一般為30%質(zhì)量濃度的KOH溶液或者26%質(zhì)量濃度的NaOH溶液。較之于其他制氫技術,堿性電解水制氫可以采用非貴金屬催化劑,且電解槽具有15年左右的長使用壽命,因此具有成本上的優(yōu)勢和競爭力。堿性電解水制氫技術已有數(shù)十年的應用經(jīng)驗,在20世紀中期就實現(xiàn)了工業(yè)化,商業(yè)成熟度高,運行經(jīng)驗豐富,國內(nèi)一些關鍵設備主要性能指標均接近于國際先進水平,單槽電解制氫量大,易適用于電網(wǎng)電解制氫。但是,該技術使用的電解質(zhì)是強堿,具有腐蝕性且石棉隔膜不環(huán)保,具有一定的危害性。保定專業(yè)電解水制氫設備廠家排名工業(yè)是目前氫氣消費量領域,也是未來綠氫規(guī)模化應用的重點領域。
2023年全球電解水制氫項目開始向大型化、萬噸級發(fā)展。據(jù)能景研究統(tǒng)計,2023年1月至12月全球新增建成的電解水制氫項目中,千噸級以上氫氣產(chǎn)能的項目數(shù)量占比增大,由上一年度同期的約12%提升到了29%。其中,2023年全球至少3項達到了萬噸級氫氣產(chǎn)能,其中規(guī)模比較大的是中國中石化新疆庫車綠氫項目,氫氣產(chǎn)能約2萬噸/年,電解槽裝機260MW。另有1萬噸/年氫氣產(chǎn)能項目2項,分別為中國的三峽集團內(nèi)蒙古納日松光伏制氫項目,電解槽裝機70MW;巴西比較大氮肥企業(yè)Unigel位于卡馬薩里的一期綠氨項目(設計產(chǎn)能1萬噸/年),電解槽裝機60MW。
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)作為導電介質(zhì),在電解槽中進行水電解。特點:技術成熟穩(wěn)定,成本相對較低,但反應速度較慢,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)。通過直接電解純水,可以產(chǎn)生高純度的氫氣。
2023年全球電解水制氫項目建設的主要推動者為各國各領域企業(yè)、地方。其中,各國能源、化工及交通領域的企業(yè)是直接推動方,主要基于自身傳統(tǒng)業(yè)務的綠色轉(zhuǎn)型展開。如中國中石化新疆庫車綠氫項目,制取綠氫用于中石化旗下的塔河煉化替代傳統(tǒng)天然氣制氫;國際航運馬士基推動的丹麥Aabenraa港口綠氫制甲醇項目,為馬士基旗下的甲醇船舶提供零碳甲醇燃料。其次,各國的財政支持也是電解水制氫項目推進的重要因素,典型的如瑞典鋼鐵企業(yè)Ovako建成的綠氫替代傳統(tǒng)燃料冶金項目,綠氫產(chǎn)能約3千噸/年,其中瑞典能源署提供了30%以上的建設資金。氣液分離裝置將電解產(chǎn)生的氣體與電解液進行分離,得到粗氫。河北國內(nèi)電解水制氫設備公司
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。菏澤專業(yè)電解水制氫設備公司
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勢差。但實際上,由于電極材料、電解質(zhì)、溫度、壓力、反應動力學等因素的影響,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。水電解制氫是一種可利用可再生能源(如太陽能、風能等)產(chǎn)生清潔氫氣的方法,具有環(huán)境友好和碳中和的潛力。但也面臨著技術挑戰(zhàn)和經(jīng)濟競爭力等問題,需要進一步的研究和發(fā)展。菏澤專業(yè)電解水制氫設備公司