水電解制氫的效率取決于所需的電壓和實(shí)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(shì)差。但實(shí)際上,由于電極材料、電解質(zhì)、溫度、壓力、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等因素的影響,水電解制氫需要更高的電壓才能進(jìn)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(yáng)能、風(fēng)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(shù)挑戰(zhàn)和經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力等問(wèn)題,需要進(jìn)一步的研究和發(fā)展。水電解制氫有不同的類(lèi)型,主要根據(jù)使用的電解質(zhì)和傳導(dǎo)的離子種類(lèi)來(lái)區(qū)分。平頂山附近電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
現(xiàn)在世界上每年消耗的氫氣在5000萬(wàn)噸左右,其中96%來(lái)自化石能源,*4%來(lái)自電解水,而且所用的電也并非全部來(lái)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(jí)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(jìn)我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),加快我國(guó)發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型的強(qiáng)勁動(dòng)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(jìn)口依賴(lài),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(dá)成碳中和,減少污染排放,改善大氣質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域:催生產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)新興產(chǎn)業(yè),推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)低碳升級(jí),創(chuàng)造大量就業(yè)崗位,促進(jìn)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(qiáng)自主創(chuàng)新力,利于國(guó)際合作交流,提升國(guó)際能源領(lǐng)域話語(yǔ)權(quán)。寧夏本地電解水水電解制氫的效率取決于所需的電壓和實(shí)際消耗的電能。
雖然堿性水電解工業(yè)化比較成熟,但其缺點(diǎn)也很明顯,首先,效率低,即使有隔膜的存在,陽(yáng)極生成的氧氣也會(huì)擴(kuò)散到陰極,擴(kuò)散到陰極的氧氣又被還原成水,使得電解效率變低,而且穿越到陰極的氧氣會(huì)帶來(lái)很?chē)?yán)重的安全隱患。其次,電解器能承受的電流密度有限,因?yàn)橐后w電解質(zhì)和隔膜存在,使得電解器難以在高電流密度的條件下運(yùn)行。再次,由于采用液體電解質(zhì),高壓條件下運(yùn)行也難以實(shí)現(xiàn),不利于運(yùn)行管理。雖然堿性電解水技術(shù)有明顯的不足,但是其應(yīng)用成本低,仍是工業(yè)應(yīng)用中的重點(diǎn)。目前越來(lái)越多的精力去研究開(kāi)發(fā)堿性條件下的固體電解質(zhì)聚合物薄膜代替溶液電解質(zhì)和隔膜,實(shí)現(xiàn)堿性離子隔膜水電解(AEMWE,anion exchange membrane water electrocatalysis),能有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)堿性水電解的不足。
新興電解水制氫技術(shù)海水電解制氫:可直接利用海洋資源,但面臨高鹽度、腐蝕性等挑戰(zhàn)。未來(lái)應(yīng)開(kāi)發(fā)抗腐蝕催化劑、適用的交換膜,改進(jìn)電極結(jié)構(gòu)和電解槽裝置。耦合制氫:通過(guò)小分子氧化與析氫反應(yīng)耦合,降**氫能耗,提高能量效率。未來(lái)需深入探究耦合機(jī)制,開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)環(huán)保的技術(shù)并集成到可再生能源系統(tǒng)。研究總結(jié)與展望電解水制氫技術(shù)取得一定進(jìn)展,但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。未來(lái)應(yīng)提升催化劑性能、降低能耗、研制新型設(shè)備,以適應(yīng)可再生能源并網(wǎng)和清潔能源儲(chǔ)存需求,在能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用。目前我國(guó)電力大部分來(lái)自火電,因此碳排放很高,甚至超過(guò)煤制氫。
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(shè)備組成。電解槽是電解水制氫系統(tǒng)的**設(shè)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(biāo)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(chǎng)迅速增長(zhǎng)。根據(jù)HengCe(恒策咨詢)的統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè),2023年全球水電解制氫設(shè)備市場(chǎng)銷(xiāo)售額達(dá)到了11.96億美元,預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到171.4億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為45.6%(2024-2030)。地區(qū)層面來(lái)看,中國(guó)市場(chǎng)在過(guò)去幾年變化較快,2023年市場(chǎng)規(guī)模為百萬(wàn)美元,約占全球的%,預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到百萬(wàn)美元,屆時(shí)全球占比將達(dá)到%。通過(guò)直接電解純水,可以產(chǎn)生高純度的氫氣。承德電解水制氫設(shè)備廠家排名
水電解制氫是一種較為方便的制取氫氣的方法。平頂山附近電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
堿性水電解制氫(ALK)設(shè)備技術(shù)成熟、投資成本低,是現(xiàn)階段商業(yè)運(yùn)行的主要設(shè)備,技術(shù)發(fā)展向擴(kuò)大設(shè)備規(guī)模、提高寬負(fù)荷調(diào)節(jié)能力、保障運(yùn)行穩(wěn)定等方向發(fā)展。質(zhì)子交換膜水電解制氫(PEM)設(shè)備成本較高,但具有能耗低和運(yùn)行靈活等優(yōu)勢(shì),目前技術(shù)發(fā)展向加大設(shè)備功率、提高電流密度和降低成本等方向發(fā)展。陰離子交換膜水電解制氫(AEM)兼具PEM的風(fēng)光耦合以及堿性槽無(wú)貴金屬、價(jià)格低的特點(diǎn),但是目前AEM膜壽命仍存不確定性,暫時(shí)較難適配工程化需求。固體氧化物水電解制氫(SOEC)具有高效、可逆、材料成本低廉等優(yōu)點(diǎn),但在電解堆集成、電解槽堆設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、電極和封接等材料及技術(shù)仍需重點(diǎn)突破。因此,SOEC、AEM等技術(shù)目前還有待進(jìn)一步研發(fā)以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。平頂山附近電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量