灰氫是指通過化石燃料(如煤炭、石油、天然氣等)燃燒或重整制取的氫氣。在生產過程中,會釋放大量的二氧化碳,因此被稱為“灰氫”。這種制氫方式成本較低,但對環境影響較大,是目前全球主要的氫氣生產方式。藍氫是在灰氫的基礎上,應用碳捕集與封存技術(CCUS),將生產過程中產生的二氧化碳捕獲并封存,從而減少碳排放。雖然藍氫的碳排放強度相對較低,但由于需要額外的碳捕集和封存技術,其生產成本較高。綠氫目前沒有統一定義,國內俗稱的綠氫就是可再生氫,即通過使用可再生能源(例如太陽能、風能、核能等非化石能源)制造的氫氣。現階段電解水是主要的將這些外部能源吸收并生產出氫氣的方式,力爭實現零碳排放。電解水制氫系統的性能指標主要包括制氫效率、氫氣純度、能耗以及設備壽命等。內蒙古電解水制氫設備廠家排名
PEM電解水制氫:原理:采用質子交換膜作為固體電解質,以純水為電解原料,通過直流電實現水電解。特點:該技術具有高電流密度、高純度氫氣、快速響應以及高工作效率等優勢。然而,其設備成本相對較高,且需要在強酸性和高氧化性的環境下運行。應用:PEM電解水制氫技術特別適用于需要高純度氫氣的領域,例如燃料電池汽車加氫站、食品工業以及半導體制造等。此外,其迅速響應的特性也使其非常適合與可再生能源結合使用。電解水制氫系統涵蓋了多個關鍵組件,包括電解槽、電源系統、氣體分離與純化模塊、冷卻體系以及控制系統等。其中,電解槽作為系統的**,其功能在于將水高效地電解為氫氣和氧氣。電解水制氫設備銷售PEM電解水制氫技術具有電流密度大、氫氣純度高、響應速度快等優點。
陰離子交換膜電解水技術(AEM)AEM是較為新興的電解水制氫技術,尚處于研發階段。備受關注的原因是其采用陰離子交換膜作為電解質,將ALK的低成本和PEM簡單、高效的優點相融合。現階段的研究重點陰離子交換膜材料開發和機理研究,主要以國外大學,國家實驗室等科研機構主導(如NortheasternUniversity,LosAlamos,UniversityOregon,GeorgiaTech等)。其與PEM的根本區別在于將膜的交換離子由質子換為氫氧根離子。氫氧根離子的相對分子質量是質子的17倍,這使得其遷移速度比質子慢得多。AEM的優勢是不存在金屬陽離子,不會產生碳酸鹽沉淀堵塞制氫系統。AEM中使用的電極和催化劑是鎳、鈷、鐵等非貴金屬材料,且產氫的純度高、氣密性好、系統響應快速,與目前可再生能源發電的特性十分匹配。但AEM膜的機械穩定性不高,AEM中電極結構和催化劑動力學需要優化。AEM電解水技術處于千瓦級的發展階段,在全球范圍內,一些研究組織/機構正在積***力于AEM水電解槽的開發,為了擴大這項技術的商業應用,仍然需要一些創新與改進。
2023年全球電解水制氫項目建設的主要推動者為各國各領域企業、地方。其中,各國能源、化工及交通領域的企業是直接推動方,主要基于自身傳統業務的綠色轉型展開。如中國中石化新疆庫車綠氫項目,制取綠氫用于中石化旗下的塔河煉化替代傳統天然氣制氫;國際航運馬士基推動的丹麥Aabenraa港口綠氫制甲醇項目,為馬士基旗下的甲醇船舶提供零碳甲醇燃料。其次,各國的財政支持也是電解水制氫項目推進的重要因素,典型的如瑞典鋼鐵企業Ovako建成的綠氫替代傳統燃料冶金項目,綠氫產能約3千噸/年,其中瑞典能源署提供了30%以上的建設資金。電解槽的基本組成單位是電解池。
水電解制氫有不同的類型,主要根據使用的電解質和傳導的離子種類來區分。常見的有以下幾種:-質子交換膜(PEM)水電解:使用固態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、穩定性好等優點,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、可逆性等優點,但也有成本高、壽命短、高溫度(700~800℃)等缺點。PEM電解水制氫技術具有電流密度大、氫氣純度高、響應速度快等優點,PEM電解水制氫技術工作效率更高。興安盟附近電解水制氫設備公司
PEM電解槽無需嚴格控制膜兩側壓力,具有快速啟動停止和快速功率調節響應的優勢。內蒙古電解水制氫設備廠家排名
三種制氫路線:“成本”短期制約,“可持續”長期。氫氣制備方式主要包括化石燃料制氫、工業副產氫和電解水制氫三類。其中電解水制氫是利用水的電解反應制備氫氣的技術,可再生電力制氫稱為“綠氫”,是零碳排、可持續的“路線”,但目前成本仍是制約其普及的瓶頸因素,其規模化應用需要產業鏈各環節推動降本。影響單位制氫成本的主要因素包括電價、單位電耗、設備單價、運行壽命等因素。隨著后續風光發電LCOE下降、電解槽量產降本、效率提升和壽命增加,電解水制氫成本有望逐步接近工業副產氫甚至煤制氫,實現經濟性。內蒙古電解水制氫設備廠家排名