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在電解水制氫過程中,由于水是一種弱電解質(zhì),一般會添加其他電解質(zhì)。電解質(zhì)的選擇會影響制氫設(shè)備的使用壽命、能源消耗和成本。根據(jù)電解質(zhì)的不同,可分為堿性溶液、質(zhì)子交換膜、固體氧化物、小分子溶液、海水等。堿性溶液電解質(zhì)成本低、腐蝕性高、設(shè)備壽命短,是比較成熟的技術(shù)。質(zhì)子膜電解質(zhì)具有效率高、成本高等特點,是一種較為成熟的技術(shù)。固體氧化物電解質(zhì)耐久性差,啟動速度慢,目前仍處于測試階段。利用小分子溶液和海水作為電解質(zhì)的技術(shù)具有很強(qiáng)的實用性,但仍處于實驗研究階段。在電解質(zhì)的開發(fā)過程中,需要研究電解質(zhì)與催化劑的相容性,以及電解質(zhì)與能量波動的相容性。未來對氫能的需求將繼續(xù)增長,因此水電解用的電解質(zhì)引起了廣泛的關(guān)注。研究人員正在從不同的角度對電解質(zhì)進(jìn)行深度研究。由于PEM電解槽使用純水作為電解原料,產(chǎn)生的氫氣中不會帶入堿霧,有利于提升氫氣品質(zhì)。山西電解水制氫設(shè)備企業(yè)
以往的制氫裝備均應(yīng)用在多晶硅、電廠等場景,例如某多晶硅廠,氫氣主要應(yīng)用于多晶硅還原爐的還原氣體,制氫站是按照 2 萬噸多晶硅的產(chǎn)能設(shè)計,所以用氣量很多情況多晶硅產(chǎn)能較為穩(wěn)定,且用電來自電網(wǎng),制氫裝備多數(shù)情況處于 60%負(fù)荷運(yùn)行,氫氣儲罐壓力主要維持在 0.9-1.2MPa 之間。針對光伏制氫系統(tǒng),由于光伏發(fā)電的間歇波動特性,制氫裝備需要考慮供電的不穩(wěn)定性,對制氫裝備帶來了全新的挑戰(zhàn)。如何評價光伏制氫系統(tǒng)需要進(jìn)行全新的定義,例如:初始響應(yīng)時間、總響應(yīng)時間、比較大斜坡速率、比較低工作點、冷啟動時間、熱啟動時間、關(guān)機(jī)時間等等。山西電解水制氫設(shè)備銷售在電解水制氫設(shè)備的選擇上,需要根據(jù)實際需求和使用場景進(jìn)行選擇。
陽離子/質(zhì)子交換膜水電解技術(shù)(PEM)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(qiáng)酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運(yùn)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(dǎo)致成本過高,使用壽命也不如堿性電解水制氫技術(shù)。
強(qiáng)堿性溶液作為電解液生產(chǎn)氫氣的工藝在20世紀(jì)中期被工業(yè)化。雖然其成本相對較低,但許多研究發(fā)現(xiàn),使用堿性溶液作為電解質(zhì)的過程消耗大量淡水資源,堿液易流失和腐蝕、能耗高,與可再生能源發(fā)電的適配性較差。新興的堿性AEM技術(shù)因其高效、低成本的優(yōu)勢作為下一代堿性電解技術(shù)的發(fā)展方向而受到關(guān)注。它可以實現(xiàn)比PEM技術(shù)和SOEC技術(shù)同等甚至更高的電解效率,并降低了整體成本。然而,目前的陰離子交換膜有一定局限性,未來AEM技術(shù)的突破點可能是開發(fā)高穩(wěn)定、長壽命的陰離子交換膜。目前,國內(nèi)外對堿性溶液作為電解質(zhì)技術(shù)的研究主要集中在尋找耐腐蝕的膜電極材料和合適的催化劑上。但是由于膜材料成本相對較高,加上運(yùn)行過程中難以處理一些不純凈的物質(zhì),導(dǎo)致其在應(yīng)用范圍上有些受限。
電解水制氫就是利用電力將水分解成氫氣和氧氣的化學(xué)反應(yīng)過程。電解水的反應(yīng)公式為:2H2O→2H2+O2,反應(yīng)需要利用電流作為驅(qū)動力。具體來說,將兩根電極插入水中,通電時,陰陽極上分別析出氫氣和氧氣,隨后通過氣體分離器分離收集。電解槽是實現(xiàn)電解水制氫的設(shè)備,它可以將直流電通過電極分解電解質(zhì)溶液,并將電解產(chǎn)物分離出來。電解槽的類型多樣,常用的有對流式電解槽、膜法電解槽等。電源是電解水制氫的重要組成部分,需要提供足夠的電流和電壓以保證反應(yīng)能夠正常進(jìn)行。一般采用直流電源,其電壓和電流的大小取決于電解槽的大小和反應(yīng)條件。水電解制氫設(shè)備是將水分解成氫和氧的方法,將電流通過水電解槽內(nèi)的電極,在負(fù)極處放電,把水分解成氫和氧。內(nèi)蒙古小型電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
PEM電解槽無需嚴(yán)格控制膜兩側(cè)壓力,具有快速啟動停止和快速功率調(diào)節(jié)響應(yīng)的優(yōu)勢。山西電解水制氫設(shè)備企業(yè)
綠氫可以助力交通、化工、鋼鐵、石化等多領(lǐng)域深度脫碳,2022 年 3 月國家發(fā)改委發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035 年)》,提到氫能正逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要載體之一,氫能是未來國家能源體系的重要組成部分,是用能終端實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體,是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向,規(guī)劃明確提到 2025年可再生能源制氫量達(dá)到 10 萬噸/年-20 萬噸/年,2035 年可再生能源制氫在終端能源消費(fèi)中的比重明顯提升,對能源綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展起到重要支撐作用。山西電解水制氫設(shè)備企業(yè)
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