電解水制氫,即通過電能將水分解為氫氣與氧氣的過程,該技術可以采用可再生能源電力,不會產生CO2和其他有毒有害物質的排放,從而獲得真正意義上的“綠氫”。電解水制氫原料為水、過程無污染、理論轉化效率高、獲得的氫氣純度高,但該制氫方式需要消耗大量的電能,其中電價占總氫氣成本的60%~80%。堿性電解水制氫技術已有數十年的應用經驗,在20世紀中期就實現了工業化,商業成熟度高,運行經驗豐富,國內一些關鍵設備主要性能指標均接近于國際先進水平,單槽電解制氫量大,易適用于電網電解制氫。但是,該技術使用的電解質是強堿,具有腐蝕性且石棉隔膜不環保,具有一定的危害性。但是由于電解過程效率不高,能耗較大,并且需要消耗大量的水資源,因此應用范圍受到一定限制。平頂山專業電解水制氫技術
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生電能的裝置,它具有零排放、高效率、低噪音等優點,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,因為它的燃燒產生的副產品是水,不會對環境造成污染;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,以確保人員和環境的安全。小型電解水制氫設備河北堿性電解水制氫設備由于電解質的穩定性較好,價格較低,因此在實際應用中使用較為多。
降低操作電壓的方法總結,主要三個方面:①陰極超電位;②陽極超電位;③電阻電壓降。低電密下,超電壓是主因,高電密下,電阻電壓降為主因。1、提高操作溫度。減小電解液本身電阻,降低活化超電壓,降低理論分解電壓。但要兼顧腐蝕問題。2、提高操作壓力。減小電解液含氣度,從而減小實際電阻,但會引起理論分解電壓上升(相對小)。3、降低電流密度。減小超電壓,減小電阻電壓降。但與提高電密減小設備費,與提高操作溫度相悖。4、加大循環速度。減小含氣度,減小濃差極化,使溫度分布均勻以降低電阻率。但過高作用不。5、提高催化活性。降低活化超電壓,減小電阻電壓降。主要取決于材料性質和表面形態。6、減小極間距離。減小電阻電壓降。但要考慮含氣度上升,以及槽內短路打火。
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。2、電源系統:負責為電解反應提供必需的直流電源。3、氣體分離與純化系統:該系統主要負責將電解過程中產生的氫氣和氧氣進行有效分離,并進一步對氫氣進行純化處理,以滿足各種特定的使用需求。4、冷卻系統:該系統負責監控并控制電解槽及其相關設備的溫度,以維持系統的穩定運行。5、控制系統:該系統對整個電解過程進行實時監控和精確調節,從而確保電解的穩定性和安全性。電解水制氫技術主要分為堿性電解水制氫和質子交換膜(PEM)電解水制氫兩種。
堿性電解水制氫技術被認為是成熟且成本效益比較高的電解水技術。一般采用 KOH 或 NaOH 作為電解液,濃度在 20%~30% 之間,隔膜多采取聚苯硫醚、聚砜等多孔聚合物材料。其原理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,在陰極水分子被還原,生成氫氣和氫氧根離子,生成的氫氧根離子穿過隔膜到達陽極,在陽極側失電子析氧,生成氧氣和水。堿性電解水制氫系統主要包括堿性電解槽主體和BOP輔助系統。電解槽主體由端壓板、密封墊、極板、電板、隔膜等零部件組裝而成。而酸性電解水制氫設備因為其高效、高純度的氫氣產出而備受關注,但是設備價格和穩定性相對較差。日照國內電解水制氫設備公司
國內生產的PEM電解槽單槽制氫規模大約在200 Nm3/h,國外生產的PEM電解槽單槽制氫規模可以達到500Nm3/h。平頂山專業電解水制氫技術
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。平頂山專業電解水制氫技術