氫能也是一種二次能源。目前,主流的制氫方式主要有化石燃料重整制氫、工業副產氫以及電解水制氫等。化石燃料重整制氫,是以天然氣、煤炭等化石原料,通過蒸汽重整或者部分氧化重整等化學反應,從中提取氫氣,是一種非常重要的制氫方式,但該生產過程中會伴生大量二氧化碳等溫室氣體排放,因此這種方式產出的氫稱為“灰氫”;工業副產氫實際上是“變廢為寶”,是將化工、鋼鐵等工業生產流程里產生的焦爐煤氣、氯堿尾氣等富含氫氣的副產物,經過凈化、提純操作,將氫氣分離提取出來,不過其產量受制于上游工業規模與工況。由于PEM電解槽使用純水作為電解原料,產生的氫氣中不會帶入堿霧,有利于提升氫氣品質。保定附近電解水制氫設備廠家
水電解制氫的效率取決于所需的電壓和實際消耗的電能。理想情況下,水電解制氫只需要1.23 V的電壓,這是水分解為氫氣和氧氣所需的小熱力學勢差。但實際上,由于電極材料、電解質、溫度、壓力、反應動力學等因素的影響,水電解制氫需要更高的電壓才能進行,一般在1.8~2.4 V之間。因此,水電解制氫的效率一般在50~80%之間。水電解制氫是一種可利用可再生能源(如太陽能、風能等)產生清潔氫氣的方法,具有環境友好和碳中和的潛力。但也面臨著技術挑戰和經濟競爭力等問題,需要進一步的研究和發展。廊坊附近電解水制氫設備價格國內生產的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。
甲醇與水在一定的溫度和壓力下,通過催化劑的作用,發生催化裂解反應和一氧化碳變換反應,終產生氫氣與二氧化碳的混合氣體。這個反應系統相當復雜,涉及多個組分和反應。主要反應包括甲醇的加水裂解,生成一氧化碳和氫氣,以及一氧化碳與水反應生成二氧化碳和氫氣。經過換熱、冷凝和分離后,可以得到氫含量約為74%、二氧化碳含量約為5%以及一氧化碳含量約為5%的轉化氣。甲醇的單程轉化率高達95%以上,未反應的原料則循環使用。隨后,轉化氣通過變壓吸附裝置進行分離提純,從而獲得高純度的氫氣。PSA變壓吸附工藝是氫氣分離的重要方法。它利用氣體組份在吸附床中的吸附特性差異,實現氫氣的分離提純。在固定吸附床中,通過充填吸附劑,含氫混合氣體在特定壓力下進入吸附床。由于不同組份的吸附特性不同,它們會在吸附床的不同位置形成吸附富集區。強吸附組份(如二氧化碳)會富集在吸附床的入口端,而弱吸附組份(如氫氣)則會富集在出口端。通過這種方式,可以實現氫氣的有效分離提純。PSA變壓吸附技術能夠制取出純度高達99%~999%的氫氣。
陽離子/質子交換膜水電解技術(PEM)該技術是指使用質子(陽離子)交換膜作為固體電解質替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態電解質(30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液),并使用純水作為電解水制氫原料的制氫過程。和堿性電解水制氫技術相比,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,并且,PEM電解水制氫技術工作效率更高,易于與可再生能源消納相結合,是目前電解水制氫的理想方案。但是由于PEM電解槽需要在強酸性和高氧化性的工作環境下運行,因此設備需要使用含貴金屬(鉑、銥)的電催化劑和特殊膜材料,導致成本過高,使用壽命也不如堿性電解水制氫技術。在電解水制氫設備的選擇上,需要根據實際需求和使用場景進行選擇。
未來,隨著各國補助力度加大與更多大型項目落地,國際電解水制氫產能或將繼續成番增長。一方面,海外有較多大型規劃綠氫項目儲備,全球經過投資決議的萬噸級電解水制氫項目已有近50項;另一方面,全球尤其歐洲各國對綠氫生產的補貼資金逐漸到位,疊加航運、化工等領域對零碳燃料與零碳原料的需求增長,或會推動2024年多項萬噸級項目落地開工。結合各國項目規劃、補貼進展、碳市場等多方面預測,樂觀情境下,到2025年底全球(含中國)綠氫累計產能或將增長至約140萬噸/年,到2030年底全球(含中國)綠氫累計產能或將增長至約1600萬噸/年。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。邢臺工業電解水制氫設備企業
采用PEM水電解制氫技術建造加氫站現場制備綠氫。保定附近電解水制氫設備廠家
從常遠的角度來看,通過電解水制取的綠色氫氣是未來發展的主旋律,光伏產生的富余綠色電力用來電解水,制備成氫氣,并存儲起來。這種模式是目前人類為理想的綠色能源組合方式。我國發展光伏和氫能源,可以有效降低溫室氣體的排放,是碳中和和碳達峰的宏偉目標的重要舉措。同時,由于氫能源的存儲和運輸可以跨越時間和地點,當未來十幾年后,我國的能源安全就能得到更好的保障。電解水制取氫氣的過程中沒有溫室氣體的排放,屬于綠氫,是比較符合人類環保要求的一種氫氣制取方式。電解水制氫主要有四種技術路線:堿性電解水制氫(ALK)、質子交換膜電解水制氫(PEM)、固體氧化物電解水制氫(SOEC)、陰離子交換膜電解水制氫(AEM)。保定附近電解水制氫設備廠家