電解水制氫,這一技術的**在于水分子在電解槽中的分解過程。當直流電通過時,水分子被分解為氫離子和氫氧根離子。隨后,氫離子在陰極獲得電子,經歷還原反應生成氫氣;而氫氧根離子則在陽極失去電子,發(fā)生氧化反應生成氧氣。整個過程的化學方程式簡潔明了:2H2O → 2H2 + O2。堿性電解水制氫:原理:借助堿性電解質,如氫氧化鉀或氫氧化鈉,作為導電媒介,促使水電解在電解槽中順利進行。特點:該技術已經過長時間的發(fā)展,穩(wěn)定性良好,且成本相對較低。但遺憾的是,其反應速度較慢,能量轉換效率不高,同時產生的氫氣純度也需進一步提升。應用:堿性電解水制氫技術主要適用于大型工業(yè)制氫場合,特別是在電力成本低廉的地區(qū)。氫能是一種二次能源,必須通過化學過程由存在于化合物中的氫元素轉化而來。巴彥淖爾小型電解水制氫設備價格
電解的本質:電能推動電解質溶液中的水分子在電極上發(fā)生電化學反應,生成氫氣與氧氣。理論電量:根據法拉第定律,電極反應產物的質量與通入的電量成正比,制取1Nm3氫氣和0.5Nm3氧氣需要的電量為2390Ah,即1mol氫和0.5mol氧的理論電量為53.6Ah。電壓要求:要進行電解,必須在一對電極上加上一定的直流電壓,使電流流過電解槽。U=E+IR+ηH+ηO(操作電壓=水的理論分解電壓+電解電流x電解總電阻+氫超電壓+氧超電壓)??傠娮桦妷篒R(歐姆損失)由V液、V隔、V極、V接共同組成,當電解材料良好時,操作正常時,后3項影響很小,所以,操作電壓主要包括理論分解電壓、超電壓和電解液電壓損失。極間電壓或小室電壓,一般為1.8~2.5V。興安盟附近電解水制氫設備通過直接電解純水產生高純氫氣(不加堿),電解池只電解純水即可產氫。
我國的氫能產業(yè)規(guī)劃的相關文件是相對較保守的數據,因為根據目前的一些項目規(guī)劃來看,國內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:目前國內已有的電解水制氫設備總計產能在1GW左右;到2023年預計有2GW左右的產能;到2025年預計有10GW的產能;到2030年預計有100GW的產能。如果在此基礎上增加國內廠家出口到國外的一些數據,世界所有國家對國內電解水制氫設備的需求量還會有相應的增幅,預計2030年在130GW左右。
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。水電解制氫系統(tǒng),其在于一個由電極和隔膜構成的水電解池。
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(如氫氧化鉀或氫氧化鈉)作為導電介質,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)。PEM電解槽由質子交換膜、催化劑、氣體擴散層和雙極板等零部件組裝而成。淄博附近電解水
隨著氫燃料電池技術的突破,市場對氫的需求逐漸增長。巴彥淖爾小型電解水制氫設備價格
2023年全球電解水制氫項目開始向大型化、萬噸級發(fā)展。據能景研究統(tǒng)計,2023年1月至12月全球新增建成的電解水制氫項目中,千噸級以上氫氣產能的項目數量占比增大,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,氫氣產能約2萬噸/年,電解槽裝機260MW。另有1萬噸/年氫氣產能項目2項,分別為中國的三峽集團內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(設計產能1萬噸/年),電解槽裝機60MW。巴彥淖爾小型電解水制氫設備價格