2023年全球电解水制氢项目开始向大型化、万吨级发展。据能景研究统计,2023年1月至12月全球新增建成的电解水制氢项目中,千吨级以上氢气产能的项目数量占比增大,由上一年度同期的约12%提升到了29%。其中,2023年全球至少3项达到了万吨级氢气产能,其中规模比较大的是中国中石化新疆库车绿氢项目,氢气产能约2万吨/年,电解槽装机260MW。另有1万吨/年氢气产能项目2项,分别为中国的三峡集团内蒙古纳日松光伏制氢项目,电解槽装机70MW;巴西比较大氮肥企业Unigel位于卡马萨里的一期绿氨项目(设计产能1万吨/年),电解槽装机60MW。绿氢将替代煤成为主要的原料来源。山西PEM电解水制氢设备厂家
氢气具有高能量密度、易于储存和转化等特点,被广泛应用于燃料电池、航空航天、化工等领域。燃料电池是一种将氢气和氧气通过化学反应产生电能的装置,它具有零排放、高效率、低噪音等优点,被广泛应用于汽车、船舶、飞机等交通工具;航空航天领域中,氢气被用作火箭燃料,因为它的燃烧产生的副产品是水,不会对环境造成污染;化工领域中,氢气被用作还原剂、氢化剂、氢气焊等。氢气是一种易燃易爆的气体,因此在制造、储存和使用过程中需要注意安全。在制造氢气的过程中,需要注意电解槽的设计、电流密度的控制、气体的分离和纯化等因素,以避免火灾和的发生;在储存和使用氢气的过程中,需要采取相应的安全措施,如加压储存、防爆装置、防静电等,以确保人员和环境的安全。内蒙古专业电解制氢氢能在非道路运输领域的应用也在不断推广。
2023年全球电解水制氢项目建设的主要推动者为各国各领域企业、地方。其中,各国能源、化工及交通领域的企业是直接推动方,主要基于自身传统业务的绿色转型展开。如中国中石化新疆库车绿氢项目,制取绿氢用于中石化旗下的塔河炼化替代传统天然气制氢;国际航运马士基推动的丹麦Aabenraa港口绿氢制甲醇项目,为马士基旗下的甲醇船舶提供零碳甲醇燃料。其次,各国的财政支持也是电解水制氢项目推进的重要因素,典型的如瑞典钢铁企业Ovako建成的绿氢替代传统燃料冶金项目,绿氢产能约3千吨/年,其中瑞典能源署提供了30%以上的建设资金。
碱性水电解技术(ALK)是指在碱性电解质环境下进行电解水制氢的过程,电解质一般为30%质量浓度的KOH溶液或者26%质量浓度的NaOH溶液。较之于其他制氢技术,碱性电解水制氢可以采用非贵金属催化剂,且电解槽具有15年左右的长使用寿命,因此具有成本上的优势和竞争力。碱性电解水制氢技术已有数十年的应用经验,在20世纪中期就实现了工业化,商业成熟度高,运行经验丰富,国内一些关键设备主要性能指标均接近于国际先进水平,单槽电解制氢量大,易适用于电网电解制氢。但是,该技术使用的电解质是强碱,具有腐蚀性且石棉隔膜不环保,具有一定的危害性。电解水制氢的原理非常简单,就是水在电解槽中发生电解反应,产生氢气和氧气。
主流电解水制氢技术碱性电解水制氢:技术成熟,已商业化,但存在电流密度低、气体交叉混合等问题。通过采用微间隙或零间隙结构可提升效率,未来应开发低成本非贵金属催化剂。质子交换膜电解水制氢:具有高电流密度、高气体纯度等优点,但成本高、材料腐蚀问题突出。研究聚焦于开发非贵金属催化剂,降低成本并提高材料耐腐蚀性。阴离子交换膜电解水制氢:成本效益高,但处于起步阶段,膜材料性能和设备应用有待探索。未来需优化非贵金属催化剂,开发新型纳米结构材料。固体氧化物电解水制氢:高温下效率高,但稳定性和耐久性不足。研究重点是开发新型材料和催化剂,解决高温下的稳定性问题。家庭热电联供和工业应用领域对低碳氢的需求也在不断增长。山西PEM电解水制氢设备厂家
绿氢是利用可再生能源如风电、水电、太阳能等制取的氢气。山西PEM电解水制氢设备厂家
碱性电解水技术是电解水技术中发现得早的,也是目前电解水技术中为成熟的。其原理可以简单地描述为:在两个电极之间施以直流电,并用隔膜将阴阳两极分离开来,在阳极,OH-发生氧化反应生成氧气,在阴极,H+被还原生成氢气,如图 1-1 所示。通常高比表面的镀镍钢板或者镍铜铁作为阳极催化剂,并在上面负载锰、钨和钌的氧化物,质量分数为 30%的 KOH 或者 Na OH 溶液作为电解液,镀有高比表面镍或者镍钴合金的钢材则作为阴极催化剂,运行时,槽压一般在 1.9 V 到 2.6 V 之间。山西PEM电解水制氢设备厂家
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