制氫項目的成本問題始終是個繞不過的話題,電費成本占氫氣成本的70-80%,電費成本高限制了各類制氫項目的進展,即便搭配可再生能源電力,也會因為其間歇性的特點配套相關(guān)的儲能,增加成本。不管是氫制氨/甲醇/其他,還是可再生能源制氫用于各類應(yīng)用場景,項目目前還沒有特別好的投資回報率,目前大多數(shù)的項目都是綁定著風(fēng)光資源在進行項目的運作,而電網(wǎng)的接入及電網(wǎng)的承載能力又是一大挑戰(zhàn)。但在這個過程中,由于競爭無比激烈、投入產(chǎn)出比太差的陰影始終籠罩在制氫設(shè)備廠家的頭頂,部分企業(yè)不再投入資金,部分企業(yè)直接退出生產(chǎn)制造,部分企業(yè)直接放棄了氫能的征程。隨著氫燃料電池技術(shù)的突破,市場對氫的需求逐漸增長。pem電解水制氫優(yōu)點包頭
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(zhuǎn)化效率、豐富儲量以及適用性等特點,在應(yīng)對環(huán)境危機和構(gòu)建清潔低碳能源體系中扮演著至關(guān)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(dāng)務(wù)之急。展望未來,生物能、太陽能、風(fēng)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(shù)仍相當(dāng)有競爭力。值得注意的是,煤制氫因?qū)Νh(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(nèi)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(fù)雜但技術(shù)成熟,甲醇制氫流程簡潔且設(shè)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(yīng)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。煙臺附近電解水氫氣是一種輕而高活性的氣體,具有很多科學(xué)用途。
電解水制氫的基本原理是在直流電的作用下,水分子在電解槽中被分解成氫離子和氫氧根離子,氫離子在陰極得到電子還原成氫氣,而氫氧根離子在陽極失去電子氧化成氧氣。堿性電解水制氫:原理:利用堿性電解質(zhì)(如氫氧化鉀或氫氧化鈉)作為導(dǎo)電介質(zhì),在電解槽中進行水電解。特點:技術(shù)成熟穩(wěn)定,成本相對較低,但反應(yīng)速度較慢,能量效率相對較低,且產(chǎn)生的氫氣純度不高,需要進行后續(xù)處理。應(yīng)用:適用于大規(guī)模工業(yè)制氫,尤其是在電力成本較低的地區(qū)。
電解水制氫的操作步驟主要是:第一步,準備電解槽,將兩個電極分別插入水中,保持適當(dāng)間距,通電后水開始分解。第二步,選擇合適電極,通常是一種不容易被氧化的材料,例如鉑或鎢。第三步,選用合適電流,通電后應(yīng)選擇合適的電流實現(xiàn)水的電解,電流的大小取決于反應(yīng)條件和電極的大小。第四步,產(chǎn)氣收集,當(dāng)電極的電流通過水時,氫氣和氧氣分別分解,并聚集在相應(yīng)電極周圍,可以用一個導(dǎo)管或管道將產(chǎn)生的氫氣收集起來。第五步,分離氫氣,氫氣可以通過壓縮或直接與空氣相接觸來分離收集。目前,電解水制氫技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,并且隨著技術(shù)的不斷發(fā)展。
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。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。烏海國內(nèi)電解水制氫設(shè)備
采用低碳氫不僅能在短期內(nèi)迅速擴大市場需求,還能有效減少溫室氣體排放。pem電解水制氫優(yōu)點包頭
水電解制氫有不同的類型,主要根據(jù)使用的電解質(zhì)和傳導(dǎo)的離子種類來區(qū)分。常見的有以下幾種:-質(zhì)子交換膜(PEM)水電解:使用固態(tài)聚合物膜作為電解質(zhì),傳導(dǎo)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(zhì),傳導(dǎo)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(zhì),傳導(dǎo)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。pem電解水制氫優(yōu)點包頭