我國的氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的相關(guān)文件是相對較保守的數(shù)據(jù),因為根據(jù)目前的一些項目規(guī)劃來看,國內(nèi)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(nèi)已有的電解水制氫設(shè)備總計產(chǎn)能在1GW左右;到2023年預(yù)計有2GW左右的產(chǎn)能;到2025年預(yù)計有10GW的產(chǎn)能;到2030年預(yù)計有100GW的產(chǎn)能。如果在此基礎(chǔ)上增加國內(nèi)廠家出口到國外的一些數(shù)據(jù),世界所有國家對國內(nèi)電解水制氫設(shè)備的需求量還會有相應(yīng)的增幅,預(yù)計2030年在130GW左右。電解槽是電解水制氫系統(tǒng)的裝備,在直流電作用下,水通過電化學反應(yīng),得到氫氣和氧氣。本地電解水制氫設(shè)備價格
氫氣燃料電池汽車:如前所述,氫氣燃料電池汽車以氫氣為燃料,通過燃料電池產(chǎn)生電能驅(qū)動車輛行駛。與傳統(tǒng)燃油汽車相比,氫氣燃料電池汽車具有零排放、高效能、長續(xù)航里程等優(yōu)點。目前,世界各國都在大力發(fā)展氫氣燃料電池汽車技術(shù),加快加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。氫內(nèi)燃機汽車:將氫氣作為燃料直接在內(nèi)燃機中燃燒,驅(qū)動汽車行駛。氫內(nèi)燃機汽車的技術(shù)相對成熟,成本較低,但與氫氣燃料電池汽車相比,其效率和環(huán)保性能稍遜一籌。目前,氫內(nèi)燃機汽車仍處于研發(fā)和示范階段。邢臺PEM電解水制氫設(shè)備PEM電解水制氫系統(tǒng)由PEM電解槽和輔助系統(tǒng)(BOP)組成。
電解的本質(zhì):電能推動電解質(zhì)溶液中的水分子在電極上發(fā)生電化學反應(yīng),生成氫氣與氧氣。理論電量:根據(jù)法拉第定律,電極反應(yīng)產(chǎn)物的質(zhì)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。
在電解水制氫時,水發(fā)生電化學反應(yīng),在陰極產(chǎn)生氫氣,在陽極產(chǎn)生氧氣。純水作為電解質(zhì)時,為弱電解質(zhì),電離程度低,且導電能力較差,因此往往會在水溶液中加入容易電離的電解質(zhì)用于增加電解液的導電性。堿性電解質(zhì)制氫的效果較好,不會腐蝕電極和電解池中的設(shè)備,通常采用濃度為20%~30%的KOH或者NaOH溶液作為電解質(zhì),并且通常用鍍鎳鋼板或者鎳銅鐵作為陽極催化劑,鍍有鎳或者鎳鈷合金的鋼材則作為陰極催化劑,運行時,施加的電壓一般在1.9 V到2.6 V之間。綠氫可在鋼鐵生產(chǎn)中替代目前常用的焦炭作為還原劑。
堿性電解水技術(shù)是電解水技術(shù)中發(fā)現(xiàn)得早的,也是目前電解水技術(shù)中為成熟的。其原理可以簡單地描述為:在兩個電極之間施以直流電,并用隔膜將陰陽兩極分離開來,在陽極,OH-發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣,在陰極,H+被還原生成氫氣,如圖 1-1 所示。通常高比表面的鍍鎳鋼板或者鎳銅鐵作為陽極催化劑,并在上面負載錳、鎢和釕的氧化物,質(zhì)量分數(shù)為 30%的 KOH 或者 Na OH 溶液作為電解液,鍍有高比表面鎳或者鎳鈷合金的鋼材則作為陰極催化劑,運行時,槽壓一般在 1.9 V 到 2.6 V 之間。水電解制氫系統(tǒng),其在于一個由電極和隔膜構(gòu)成的水電解池。山東小型電解水制氫設(shè)備
堿性電解水技術(shù)是電解水技術(shù)中發(fā)現(xiàn)得早的,也是目前電解水技術(shù)中成熟的。本地電解水制氫設(shè)備價格
陽離子/質(zhì)子交換膜水電解技術(shù)(PEM)該技術(shù)是指使用質(zhì)子(陽離子)交換膜作為固體電解質(zhì)替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質(zhì)(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(shù)相比,PEM電解水制氫技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點,并且,PEM電解水制氫技術(shù)工作效率更高,易于與可再生能源消納相結(jié)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(shè)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(shù)。本地電解水制氫設(shè)備價格