2024年至2025年,隨著各國補助力度加大與更多大型項目落地,國際電解水制氫產能或將繼續(xù)成番增長。一方面,海外有較多大型規(guī)劃綠氫項目儲備,全球經過投資決議的萬噸級電解水制氫項目已有近50項;另一方面,全球尤其歐洲各國對綠氫生產的補貼資金逐漸到位,疊加航運、化工等領域對零碳燃料與零碳原料的需求增長,或會推動2024年多項萬噸級項目落地開工。能景研究結合各國項目規(guī)劃、補貼進展、碳市場等多方面預測,樂觀情境下,到2025年底全球(含中國)綠氫累計產能或將增長至約140萬噸/年,到2030年底全球(含中國)綠氫累計產能或將增長至約1600萬噸/年。電解水制氫技術的槽體結構簡單、易于操作、價格便宜且技術成熟。內蒙古小型電解水制氫設備公司
陰離子交換膜電解水技術(AEM)AEM是較為新興的電解水制氫技術,尚處于研發(fā)階段。備受關注的原因是其采用陰離子交換膜作為電解質,將ALK的低成本和PEM簡單、高效的優(yōu)點相融合?,F階段的研究重點陰離子交換膜材料開發(fā)和機理研究,主要以國外大學,國家實驗室等科研機構主導(如NortheasternUniversity,LosAlamos,UniversityOregon,GeorgiaTech等)。其與PEM的根本區(qū)別在于將膜的交換離子由質子換為氫氧根離子。氫氧根離子的相對分子質量是質子的17倍,這使得其遷移速度比質子慢得多。AEM的優(yōu)勢是不存在金屬陽離子,不會產生碳酸鹽沉淀堵塞制氫系統(tǒng)。AEM中使用的電極和催化劑是鎳、鈷、鐵等非貴金屬材料,且產氫的純度高、氣密性好、系統(tǒng)響應快速,與目前可再生能源發(fā)電的特性十分匹配。但AEM膜的機械穩(wěn)定性不高,AEM中電極結構和催化劑動力學需要優(yōu)化。AEM電解水技術處于千瓦級的發(fā)展階段,在全球范圍內,一些研究組織/機構正在積***力于AEM水電解槽的開發(fā),為了擴大這項技術的商業(yè)應用,仍然需要一些創(chuàng)新與改進。新鄉(xiāng)小型電解水制氫設備產量氫燃料汽輪機和氫氣冶金等新興領域也在不斷發(fā)展。
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。水在電解槽中充當電解質,可以傳導電流。當通電時,水在陽極發(fā)生氧化反應,生成氧氣和正電荷的氫離子(H +)。而在陰極發(fā)生還原反應,氫離子與負電荷的電子(e -)結合生成氫氣。具體的反應如下:陽極反應:2H 2 O -----> O 2 + 4H + + 4e -陰極反應: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**小熱力學勢差。但實際上,由于電極材料、電解質、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。
陽離子/質子交換膜水電解技術(PEM)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。水電解制氫是一種較為方便的制取氫氣的方法。
氫氣具有高能量密度、易于儲存和轉化等特點,被廣泛應用于燃料電池、航空航天、化工等領域。燃料電池是一種將氫氣和氧氣通過化學反應產生電能的裝置,它具有零排放、高效率、低噪音等優(yōu)點,被廣泛應用于汽車、船舶、飛機等交通工具;航空航天領域中,氫氣被用作火箭燃料,因為它的燃燒產生的副產品是水,不會對環(huán)境造成污染;化工領域中,氫氣被用作還原劑、氫化劑、氫氣焊等。氫氣是一種易燃易爆的氣體,因此在制造、儲存和使用過程中需要注意安全。在制造氫氣的過程中,需要注意電解槽的設計、電流密度的控制、氣體的分離和純化等因素,以避免火災和的發(fā)生;在儲存和使用氫氣的過程中,需要采取相應的安全措施,如加壓儲存、防爆裝置、防靜電等,以確保人員和環(huán)境的安全。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%。內蒙古小型電解水制氫設備公司
氣液分離裝置將電解產生的氣體與電解液進行分離,得到粗氫。內蒙古小型電解水制氫設備公司
電解水制氫,即通過電能將水分解為氫氣與氧氣的過程,該技術可以采用可再生能源電力,不會產生CO2和其他有毒有害物質的排放,從而獲得真正意義上的“綠氫”。電解水制氫原料為水、過程無污染、理論轉化效率高、獲得的氫氣純度高,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%。堿性電解水制氫技術已有數十年的應用經驗,在20世紀中期就實現了工業(yè)化,商業(yè)成熟度高,運行經驗豐富,國內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,易適用于電網電解制氫。但是,該技術使用的電解質是強堿,具有腐蝕性且石棉隔膜不環(huán)保,具有一定的危害性。內蒙古小型電解水制氫設備公司