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。通過直接電解純水,可以產(chǎn)生高純度的氫氣。濟南附近電解水制氫設備公司
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。廊坊專業(yè)電解水制氫技術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。
現(xiàn)在世界上每年消耗的氫氣在5000萬噸左右,其中96%來自化石能源,*4%來自電解水,而且所用的電也并非全部來自可再生能源。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)轉型升級的重要措施,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我國實現(xiàn)“雙碳”目標,加快我國發(fā)展方式綠色轉型的強勁動力。主要表現(xiàn)在:能源維度:利用本土可再生能源制氫,降低化石能源進口依賴,優(yōu)化能源結構,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)達成碳中和,減少污染排放,改善大氣質量。經(jīng)濟領域:催生產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)新興產(chǎn)業(yè),推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)低碳升級,創(chuàng)造大量就業(yè)崗位,促進區(qū)域協(xié)調發(fā)展。技術方面:激發(fā)多領域技術創(chuàng)新,增強自主創(chuàng)新力,利于國際合作交流,提升國際能源領域話語權。
水電解制氫有不同的類型,主要根據(jù)使用的電解質和傳導的離子種類來區(qū)分。常見的有以下幾種:-質子交換膜(PEM)水電解:使用固態(tài)聚合物膜作為電解質,傳導H +離子。具有高效率、高純度、低溫度、低壓力等優(yōu)點,但也有成本高、壽命短、易堵塞等缺點。-堿性水電解:使用液態(tài)堿性溶液(如NaOH或KOH)作為電解質,傳導OH -離子。具有成本低、壽命長、穩(wěn)定性好等優(yōu)點,但也有效率低、純度差、高溫度、高壓力等缺點。固體氧化物(SOEC)水電解:使用固態(tài)陶瓷材料作為電解質,傳導O 2-離子。具有高效率、高純度、可逆性等優(yōu)點,但也有成本高、壽命短、高溫度(700~800℃)等缺點。氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用很多的二次能。
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(chǎn)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(chǎn)生的副產(chǎn)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??蓮V泛應用于氫能工程項目、制氫加氫站、發(fā)電廠、金屬冶煉、多晶硅與半導體制造等領域。廊坊專業(yè)電解水制氫技術
PEM電解水制氫技術被公認為一種極具發(fā)展?jié)摿Φ木G色制氫方法。濟南附近電解水制氫設備公司
甲醇與水在一定的溫度和壓力下,通過催化劑的作用,發(fā)生催化裂解反應和一氧化碳變換反應,終產(chǎn)生氫氣與二氧化碳的混合氣體。這個反應系統(tǒng)相當復雜,涉及多個組分和反應。主要反應包括甲醇的加水裂解,生成一氧化碳和氫氣,以及一氧化碳與水反應生成二氧化碳和氫氣。經(jīng)過換熱、冷凝和分離后,可以得到氫含量約為74%、二氧化碳含量約為5%以及一氧化碳含量約為5%的轉化氣。甲醇的單程轉化率高達95%以上,未反應的原料則循環(huán)使用。隨后,轉化氣通過變壓吸附裝置進行分離提純,從而獲得高純度的氫氣。PSA變壓吸附工藝是氫氣分離的重要方法。它利用氣體組份在吸附床中的吸附特性差異,實現(xiàn)氫氣的分離提純。在固定吸附床中,通過充填吸附劑,含氫混合氣體在特定壓力下進入吸附床。由于不同組份的吸附特性不同,它們會在吸附床的不同位置形成吸附富集區(qū)。強吸附組份(如二氧化碳)會富集在吸附床的入口端,而弱吸附組份(如氫氣)則會富集在出口端。通過這種方式,可以實現(xiàn)氫氣的有效分離提純。PSA變壓吸附技術能夠制取出純度高達99%~999%的氫氣。濟南附近電解水制氫設備公司