氫能也是一種二次能源。目前,主流的制氫方式主要有化石燃料重整制氫、工業(yè)副產氫以及電解水制氫等。化石燃料重整制氫,是以天然氣、煤炭等化石原料,通過蒸汽重整或者部分氧化重整等化學反應,從中提取氫氣,是一種非常重要的制氫方式,但該生產過程中會伴生大量二氧化碳等溫室氣體排放,因此這種方式產出的氫稱為“灰氫”;工業(yè)副產氫實際上是“變廢為寶”,是將化工、鋼鐵等工業(yè)生產流程里產生的焦爐煤氣、氯堿尾氣等富含氫氣的副產物,經過凈化、提純操作,將氫氣分離提取出來,不過其產量受制于上游工業(yè)規(guī)模與工況。水電解制氫設備是將水分解成氫和氧的方法,將電流通過水電解槽內的電極,在負極處放電,把水分解成氫和氧。青島專業(yè)電解水制氫設備企業(yè)
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。河北專業(yè)電解制氫由于PEM電解槽使用純水作為電解原料,產生的氫氣中不會帶入堿霧,有利于提升氫氣品質。
堿性水電解制氫(ALK)設備技術成熟、投資成本低,是現(xiàn)階段商業(yè)運行的主要設備,技術發(fā)展向擴大設備規(guī)模、提高寬負荷調節(jié)能力、保障運行穩(wěn)定等方向發(fā)展。質子交換膜水電解制氫(PEM)設備成本較高,但具有能耗低和運行靈活等優(yōu)勢,目前技術發(fā)展向加大設備功率、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的風光耦合以及堿性槽無貴金屬、價格低的特點,但是目前AEM膜壽命仍存不確定性,暫時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,但在電解堆集成、電解槽堆設計結構優(yōu)化、電極和封接等材料及技術仍需重點突破。因此,SOEC、AEM等技術目前還有待進一步研發(fā)以實現(xiàn)商業(yè)化。
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。在電解水制氫設備的選擇上,需要根據(jù)實際需求和使用場景進行選擇。
雖然堿性水電解工業(yè)化比較成熟,但其缺點也很明顯,首先,效率低,即使有隔膜的存在,陽極生成的氧氣也會擴散到陰極,擴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帶來很嚴重的安全隱患。其次,電解器能承受的電流密度有限,因為液體電解質和隔膜存在,使得電解器難以在高電流密度的條件下運行。再次,由于采用液體電解質,高壓條件下運行也難以實現(xiàn),不利于運行管理。雖然堿性電解水技術有明顯的不足,但是其應用成本低,仍是工業(yè)應用中的重點。目前越來越多的精力去研究開發(fā)堿性條件下的固體電解質聚合物薄膜代替溶液電解質和隔膜,實現(xiàn)堿性離子隔膜水電解(AEMWE,anion exchange membrane water electrocatalysis),能有效彌補傳統(tǒng)堿性水電解的不足。PEM電解槽的單位成本仍然遠高于堿性電解槽。河南電解水制氫設備產量
燃料電池汽車被視為整個綠氫行業(yè)的先導產業(yè),但下一步的關鍵是成本下降,同時帶動更大場景更大規(guī)模應用。青島專業(yè)電解水制氫設備企業(yè)
氫氣,這一無碳綠色新能源,憑借其環(huán)保安全、高能量密度、高轉化效率、豐富儲量以及適用性等特點,在應對環(huán)境危機和構建清潔低碳能源體系中扮演著至關重要的角色。隨著化石燃料資源的日漸枯竭和能源價格的持續(xù)攀升,尋找廉價且儲量豐富的替代能源制氫已成為當務之急。展望未來,生物能、太陽能、風能等可再生能源制氫在21世紀將逐漸嶄露頭角,但就目前而言,從天然氣、甲醇、水等資源中制氫的技術仍相當有競爭力。值得注意的是,煤制氫因對環(huán)境和大氣造成嚴重污染而不被本項目考慮,因此不在討論之列。在選擇國內制氫原料路線時,必須綜合考慮原料資源的可獲得性和成本因素。天然氣制氫工藝雖復雜但技術成熟,甲醇制氫流程簡潔且設備常見,而水電解制氫則操作簡便至可實現(xiàn)全自動無人值守。在制氫純度方面,天然氣和甲醇制氫可達到999%,而水電解制氫在純度更高時可達9999%。同時,不同制氫方式對場地條件也有不同要求,例如天然氣制氫需考慮管道或槽車供應的便捷性,甲醇制氫則原料充足、運輸儲存方便,而水電解制氫的場地條件更為寬松。青島專業(yè)電解水制氫設備企業(yè)