山西工業(yè)電解水制氫技術(shù)

2023年全球電解水制氫項目建設(shè)的主要推動者為各國各領(lǐng)域企業(yè)、地方。其中，各國能源、化工及交通領(lǐng)域的企業(yè)是直接推動方，主要基于自身傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的綠色轉(zhuǎn)型展開。如中國中石化新疆庫車綠氫項目，制取綠氫用于中石化旗下的塔河煉化替代傳統(tǒng)天然氣制氫；國際航運馬士基推動的丹麥Aabenraa港口綠氫制甲醇項目，為馬士基旗下的甲醇船舶提供零碳甲醇燃料。其次，各國的財政支持也是電解水制氫項目推進的重要因素，典型的如瑞典鋼鐵企業(yè)Ovako建成的綠氫替代傳統(tǒng)燃料冶金項目，綠氫產(chǎn)能約3千噸/年，其中瑞典能源署提供了30%以上的建設(shè)資金。常見的電解水制氫設(shè)備包括堿性電解水制氫設(shè)備、酸性電解水制氫設(shè)備和固體氧化物電解水制氫設(shè)備。山西工業(yè)電解水制氫技術(shù)

電解水的設(shè)備主要包括電解槽、電源和電極等組成。其中，電解槽是將水分解成氫氣和氧氣的主要裝置，一般采用的是聚合物電解槽或金屬電解槽。聚合物電解槽具有體積小、重量輕、耐腐蝕、絕緣性能好等優(yōu)點，但是其耐高溫、高壓、高電流密度等方面的性能較差；金屬電解槽則具有耐高溫、高壓、高電流密度等優(yōu)點，但是其重量較大、成本較高、耐腐蝕性能較差。因此，在實際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況選擇合適的電解槽。電源是電解水過程中不可或缺的組成部分，它提供給電解槽所需的電能。在電源的選擇上，一般使用的是直流電源，因為電解水需要的是直流電能，而交流電源會導(dǎo)致電解槽中的電極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而影響電解效果。電極是電解水過程中起到催化作用的重要組成部分，它可以促進水分子的電解反應(yīng)，從而提高電解速度和效率。電極的材料一般采用的是鉑、鈀、銥、銠等貴金屬或其合金，因為這些材料具有較好的電化學(xué)催化性能。赤峰PEM電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量PEM電解堆與燃料電池電堆存在極大相似性，大部分PEM電解堆研發(fā)工程師也一般具有燃料電池電堆開發(fā)經(jīng)驗。

三種制氫路線：“成本”短期制約，“可持續(xù)”長期。氫氣制備方式主要包括化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫和電解水制氫三類。其中電解水制氫是利用水的電解反應(yīng)制備氫氣的技術(shù)，可再生電力制氫稱為“綠氫”，是零碳排、可持續(xù)的“路線”，但目前成本仍是制約其普及的瓶頸因素，其規(guī)模化應(yīng)用需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)推動降本。影響單位制氫成本的主要因素包括電價、單位電耗、設(shè)備單價、運行壽命等因素。隨著后續(xù)風(fēng)光發(fā)電LCOE下降、電解槽量產(chǎn)降本、效率提升和壽命增加，電解水制氫成本有望逐步接近工業(yè)副產(chǎn)氫甚至煤制氫，實現(xiàn)經(jīng)濟性。

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(chǎn)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(huán)境影響較大，是目前全球主要的氫氣生產(chǎn)方式。藍氫是在灰氫的基礎(chǔ)上，應(yīng)用碳捕集與封存技術(shù)（CCUS），將生產(chǎn)過程中產(chǎn)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(shù)，其生產(chǎn)成本較高。綠氫目前沒有統(tǒng)一定義，國內(nèi)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(fēng)能、核能等非化石能源)制造的氫氣。現(xiàn)階段電解水是主要的將這些外部能源吸收并生產(chǎn)出氫氣的方式，力爭實現(xiàn)零碳排放。隨著綠氫產(chǎn)業(yè)備受重視，帶動電解水制氫設(shè)備需求大幅上漲，設(shè)備訂單同比也明顯增長。

PEM電解水制氫：原理：采用質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì)，以純水為電解原料，通過直流電實現(xiàn)水電解。特點：該技術(shù)具有高電流密度、高純度氫氣、快速響應(yīng)以及高工作效率等優(yōu)勢。然而，其設(shè)備成本相對較高，且需要在強酸性和高氧化性的環(huán)境下運行。應(yīng)用：PEM電解水制氫技術(shù)特別適用于需要高純度氫氣的領(lǐng)域，例如燃料電池汽車加氫站、食品工業(yè)以及半導(dǎo)體制造等。此外，其迅速響應(yīng)的特性也使其非常適合與可再生能源結(jié)合使用。電解水制氫系統(tǒng)涵蓋了多個關(guān)鍵組件，包括電解槽、電源系統(tǒng)、氣體分離與純化模塊、冷卻體系以及控制系統(tǒng)等。其中，電解槽作為系統(tǒng)的**，其功能在于將水高效地電解為氫氣和氧氣。電解槽的基本組成單位是電解池。興安盟PEM電解水制氫設(shè)備銷售

在未來的研發(fā)中，制氫設(shè)備不斷迭代升級，有望在能源轉(zhuǎn)型和氫能產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮更為重要的作用。山西工業(yè)電解水制氫技術(shù)

堿性電解水技術(shù)是電解水技術(shù)中發(fā)現(xiàn)得早的，也是目前電解水技術(shù)中為成熟的。其原理可以簡單地描述為：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，在陽極，OH-發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，在陰極，H+被還原生成氫氣，如圖 1-1 所示。通常高比表面的鍍鎳鋼板或者鎳銅鐵作為陽極催化劑，并在上面負載錳、鎢和釕的氧化物，質(zhì)量分數(shù)為 30%的 KOH 或者 Na OH 溶液作為電解液，鍍有高比表面鎳或者鎳鈷合金的鋼材則作為陰極催化劑，運行時，槽壓一般在 1.9 V 到 2.6 V 之間。山西工業(yè)電解水制氫技術(shù)