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。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。淄博國內電解水制氫設備
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。河南制氫設備的廠家排名隨著綠氫產業備受重視,帶動電解水制氫設備需求大幅上漲,設備訂單同比也明顯增長。
氫氣,這一無碳綠色新能源,憑借其環保安全、高能量密度、高轉化效率、豐富儲量以及適用性等特點,在應對環境危機和構建清潔低碳能源體系中扮演著至關重要的角色。隨著化石燃料資源的日漸枯竭和能源價格的持續攀升,尋找廉價且儲量豐富的替代能源制氫已成為當務之急。展望未來,生物能、太陽能、風能等可再生能源制氫在21世紀將逐漸嶄露頭角,但就目前而言,從天然氣、甲醇、水等資源中制氫的技術仍相當有競爭力。值得注意的是,煤制氫因對環境和大氣造成嚴重污染而不被本項目考慮,因此不在討論之列。在選擇國內制氫原料路線時,必須綜合考慮原料資源的可獲得性和成本因素。天然氣制氫工藝雖復雜但技術成熟,甲醇制氫流程簡潔且設備常見,而水電解制氫則操作簡便至可實現全自動無人值守。在制氫純度方面,天然氣和甲醇制氫可達到999%,而水電解制氫在純度更高時可達9999%。同時,不同制氫方式對場地條件也有不同要求,例如天然氣制氫需考慮管道或槽車供應的便捷性,甲醇制氫則原料充足、運輸儲存方便,而水電解制氫的場地條件更為寬松。
電解液的電阻受多種因素的影響。首先是電解液的種類和濃度。例如,在堿性電解液中,氫氧化鉀(KOH)濃度的變化會改變電解液的導電性。一般而言,濃度越高,離子數量越多,導電性越好,電阻越小,電壓損耗也會相應降低。但是過高的濃度可能會導致其他問題,如腐蝕電極等。其次是溫度。溫度升高,電解液中離子的運動速度加快,離子遷移率增加,使得電解液的電阻減小。例如,當溫度從20℃升高到80℃時,氫氧化鉀電解液的電阻會降低,從而減少電壓損耗。另外,電解池的幾何結構也會影響電壓損耗。電極間距越大,離子傳輸的距離越長,電解液的電阻就越大,電壓損耗也就越大。同時,電解池的形狀、電極的大小和排列方式等也會對電解液的電阻產生一定的影響。電解水制氫的基本原理是在直流電的作用下,水分子在電解槽中被分解成氫離子和氫氧根離子。
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。采用PEM水電解制氫技術建造加氫站現場制備綠氫。廊坊附近電解水制氫技術
在制氫設備加速推陳出新的背后,電解水制氫設備領域的投融資呈現不斷高漲的強勁勢頭。淄博國內電解水制氫設備
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。淄博國內電解水制氫設備