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?,F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。電解水制氫設備在未來的能源領域中擁有重要的應用前景。濟南PEM電解水制氫技術
未來,綠氫有望成為主力氫源,而電解水制氫則是綠氫的主要制取手段。電解水制氫賽道從政策、需求、供給端等角度定性定量看,發展要素是初步具備的。但2024H1電解槽中標約523MW,以示范項目+堿性槽為主,較2023A的597MW,并未增長,甚至小幅下降。盡管市場發展不及預期,但卡點明確。進一步分析,現階段,安全的風光耦合、綠氫消納能力的不足,是制氫端招標節奏放慢的兩大重要原因。行業需要時間,順應趨勢,尤其對于投資機構,橫向關注堿性槽、PEM槽與AEM槽的商業化進展,縱向留意相應零部件迭代的投資機會,以緩解當前市場痛點,推動電解水制氫賽道的真實繁榮。呼倫貝爾專業電解水制氫設備價格燃料電池汽車被視為整個綠氫行業的先導產業,但下一步的關鍵是成本下降,同時帶動更大場景更大規模應用。
電解水的工藝流程包括水的凈化、電解槽的設計、電流密度的控制、氣體的分離和純化等過程。具體流程如下:1.水的凈化:在電解水之前,需要對水進行凈化處理,去除其中的雜質和離子,以保證電解效率和氫氣的純度。2.電解槽的設計:電解槽的設計需要考慮到電解效率、能耗、耐腐蝕性能等因素,一般采用的是具有高效電解效果和良好耐腐蝕性能的材料。3.電流密度的控制:電流密度是影響電解效率和氫氣純度的重要因素,一般采用的是0.1~0.5 A/cm2的電流密度。4.氣體的分離和純化:在電解水過程中,氫氣和氧氣會同時產生,需要通過分離和純化的方法將氫氣和氧氣分開,并去除其中的雜質和水分,以得到純凈的氫氣。
堿性電解水技術比較大的缺點在于工作電流密度較低、電解槽效率不高、占地面積大。特別在冬季,設備需要經過較長時間預熱,啟動時間大概需要2 h。不過堿性電解水電解槽、隔膜等設備、材料的加工、制備工藝在我國已經基本成熟,產業鏈相對完善,是目前在我國**適合規模化的技術路線。通過調研了解,目前國內比較大單槽制氫規模已經達到 3000 Nm3/h,電解槽直流電耗比較低可以達到4.2 kW·h/Nm3。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。國內大多數工業級可再生能源電解水制氫應用項目仍然以堿性水電解為主。
目前工業界主流堿性電解槽3000A/m2對應的小室槽壓為1.85V左右,少數新銳產品能達到6000A/m2@1.85V。但是,需要著重提醒的是,雖然大量學術論文中達到了很好的技術指標,但是測試的方法卻達不到工業標準。“工欲善其事必先利其器”,為了快速獲得與工業場景對標的有效數據,就需要在工業標準的復合隔膜堿性電解槽上進行測試。采用工業標準的硬件和方法來測試催化電極,以國內學術界在電解水制氫領域內的規模和實力,研發潛力將被快速激發和釋放,對國內堿性電解槽行業帶來性的貢獻。壓縮制氫設備是一種通過物理過程令氫氣密度增加,從而實現純化的方法。巴彥淖爾PEM電解水制氫設備銷售
國內利用可再生能源耦合PEM電解水制氫的項目也相對偏少。濟南PEM電解水制氫技術
2023年全球電解水制氫項目開始向大型化、萬噸級發展。據能景研究統計,2023年1月至12月全球新增建成的電解水制氫項目中,千噸級以上氫氣產能的項目數量占比增大,由上一年度同期的約12%提升到了29%。其中,2023年全球至少3項達到了萬噸級氫氣產能,其中規模比較大的是中國中石化新疆庫車綠氫項目,氫氣產能約2萬噸/年,電解槽裝機260MW。另有1萬噸/年氫氣產能項目2項,分別為中國的三峽集團內蒙古納日松光伏制氫項目,電解槽裝機70MW;巴西比較大氮肥企業Unigel位于卡馬薩里的一期綠氨項目(設計產能1萬噸/年),電解槽裝機60MW。濟南PEM電解水制氫技術