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。PEM電解槽的單位成本仍然遠高于堿性電解槽。山西小型電解水
電解水制氫系統主要由電解槽、分離器、洗滌器、冷卻器、供水、加堿等設備組成。電解槽是電解水制氫系統的**設備,為了降低水的電阻,提高電解效率,必須在水中加入NaOH或KOH電解質,配成30%左右的堿液注入電解槽。制氫環節是雙碳目標的提出使“綠氫”成為減碳脫碳的重要途徑。其中,電解水制氫是重要的制取綠氫的方法。電解水制氫規模的提升,也使電解槽市場迅速增長。根據HengCe(恒策咨詢)的統計及預測,2023年全球水電解制氫設備市場銷售額達到了11.96億美元,預計2030年將達到171.4億美元,年復合增長率(CAGR)為45.6%(2024-2030)。地區層面來看,中國市場在過去幾年變化較快,2023年市場規模為百萬美元,約占全球的%,預計2030年將達到百萬美元,屆時全球占比將達到%。棗莊附近電解水制氫技術在未來的研發中,制氫設備不斷迭代升級,有望在能源轉型和氫能產業中發揮更為重要的作用。
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。
曾經或者現在仍然有些人認為,電解槽尤其是堿性電解槽是成熟的不能再成熟的東西,直接應用就好,但關鍵問題就在于這里,之前電解槽的應用都是基于電網的穩定電力使用的。而基于風、光波動性這么大的電力來源,在此場景下,即便是對于具有豐富經驗的老牌電解槽廠商來說也是一大難題。對于新入局的電解槽企業,那問題就更多了,安全性、穩定性、可靠性等等,產品的方方面面都伴隨著小小的問題。甚至,據傳,有些項目還出現了比較嚴重的人員傷亡。一開始設想的很好,但在落地實施的時候都是方方面面各種想不到的突發問題,甚至是突發事件、事故。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。
水電解制氫有不同的類型,主要根據使用的電解質和傳導的離子種類來區分。常見的有以下幾種:-質子交換膜(PEM)水電解:使用固態聚合物膜作為電解質,傳導H +離子。具有高效率、高純度、低溫度、低壓力等優點,但也有成本高、壽命短、易堵塞等缺點。-堿性水電解:使用液態堿性溶液(如NaOH或KOH)作為電解質,傳導OH -離子。具有成本低、壽命長、穩定性好等優點,但也有效率低、純度差、高溫度、高壓力等缺點。固體氧化物(SOEC)水電解:使用固態陶瓷材料作為電解質,傳導O 2-離子。具有高效率、高純度、可逆性等優點,但也有成本高、壽命短、高溫度(700~800℃)等缺點。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。赤峰工業電解水制氫技術
水電解制氫被認為是未來制氫的發展方向,特別是利用可再生能源電解水制氫。山西小型電解水
電解水制氫:電解水制氫中,電耗和折舊構成其主要成本。估算基準情形下堿性和PEM電解水制氫單位成本分別為21.85和25.29元/kg,電耗成本分別占總成本的86%和70%。從產能布局來看,中國和歐洲企業產能規模,主要參與者積極擴產。從出貨規模來看,考克利爾競立、派瑞氫能和隆基氫能居國內企業梯隊。GGII統計,2022年我國電解水制氫設備出貨量722MW(含出口同比增長106%。考克利爾競立出貨230MW,排名維持。目前全球氫氣生產以化石燃料制氫為主,清潔制氫存在替代空間。未來清潔制氫方案將成為主要增量,電解水制氫產量將從2021年的不到4萬噸大幅增長至6170萬噸;耦合CCUS的化石燃料制氫產量將從2021年的60萬噸增長至3300萬噸,清潔制氫方案將成為主流。山西小型電解水