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(huì)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(duì)環(huán)境影響較大,是目前全球主要的氫氣生產(chǎn)方式。藍(lán)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(lán)氫的碳排放強(qiáng)度相對(duì)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(guó)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(yáng)能、風(fēng)能、核能等非化石能源)制造的氫氣?,F(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(zhēng)實(shí)現(xiàn)零碳排放。固體氧化物電解水制氫設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)高溫、高效率的制氫過程,并且具有較高的穩(wěn)定性,但是設(shè)備成本較高。邢臺(tái)專業(yè)電解水制氫設(shè)備廠家
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(huì)改變電解液的導(dǎo)電性。一般而言,濃度越高,離子數(shù)量越多,導(dǎo)電性越好,電阻越小,電壓損耗也會(huì)相應(yīng)降低。但是過高的濃度可能會(huì)導(dǎo)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(yùn)動(dòng)速度加快,離子遷移率增加,使得電解液的電阻減小。例如,當(dāng)溫度從20℃升高到80℃時(shí),氫氧化鉀電解液的電阻會(huì)降低,從而減少電壓損耗。另外,電解池的幾何結(jié)構(gòu)也會(huì)影響電壓損耗。電極間距越大,離子傳輸?shù)木嚯x越長(zhǎng),電解液的電阻就越大,電壓損耗也就越大。同時(shí),電解池的形狀、電極的大小和排列方式等也會(huì)對(duì)電解液的電阻產(chǎn)生一定的影響。工業(yè)電解水制氫設(shè)備其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易用,可以用于小型化應(yīng)用,并且獲取的氫氣純度高,可以達(dá)到99.999%以上。
電解水的工藝流程包括水的凈化、電解槽的設(shè)計(jì)、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(duì)水進(jìn)行凈化處理,去除其中的雜質(zhì)和離子,以保證電解效率和氫氣的純度。2.電解槽的設(shè)計(jì):電解槽的設(shè)計(jì)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(huì)同時(shí)產(chǎn)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(zhì)和水分,以得到純凈的氫氣。
在直流電作用下,水分子在陰極發(fā)生還原反應(yīng),生成氫氣和氫氧根離子(OH–),氫氧根離子在電場(chǎng)和氫氧側(cè)濃度差的作用下穿過隔膜到達(dá)陽(yáng)極,在陽(yáng)極一側(cè)發(fā)生析氧反應(yīng),生成氧氣和水。電解槽裝配時(shí)浸沒在高濃度(20%~30%)的KOH 溶液中,此時(shí)離子電導(dǎo)率比較大,主要缺點(diǎn)是電解液具有腐蝕性,NaOH 和NaCl 溶液也可作電解液,但不常用。堿槽的電解池分成兩個(gè)電極,電極將氣密隔膜分開。由于隔膜的阻礙,氫氣和氧氣不會(huì)通過隔膜混合在一起,但是電解液卻可以通過隔膜進(jìn)入另一側(cè)。制氫系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),氫氣和堿液的混合液以及氧氣與堿液的混合液分別經(jīng)過氣水分離器,將氣體和溶液分離,堿液回流至電解槽,氫氣和氧氣分別進(jìn)入純化裝置提純后進(jìn)行收集。PEM電解水制氫是制取綠氫的主要技術(shù)路線之一,與可再生能源適配度高,是極具潛力的制氫技術(shù)。
水電解制氫的效率取決于所需的電壓和實(shí)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(xué)勢(shì)差。但實(shí)際上,由于電極材料、電解質(zhì)、溫度、壓力、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等因素的影響,水電解制氫需要更高的電壓才能進(jìn)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(yáng)能、風(fēng)能等)產(chǎn)生清潔氫氣的方法,具有環(huán)境友好和碳中和的潛力。但也面臨著技術(shù)挑戰(zhàn)和經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力等問題,需要進(jìn)一步的研究和發(fā)展。該設(shè)備通過特定的膜過濾技術(shù),將氫氣從混合氣體中分離出來。甘肅本地電解水制氫設(shè)備價(jià)格
電解水制氫作為目前制取綠氫主要的方式,市場(chǎng)規(guī)模正不斷擴(kuò)大。邢臺(tái)專業(yè)電解水制氫設(shè)備廠家
2024年至2025年,隨著各國(guó)補(bǔ)助力度加大與更多大型項(xiàng)目落地,國(guó)際電解水制氫產(chǎn)能或?qū)⒗^續(xù)成番增長(zhǎng)。一方面,海外有較多大型規(guī)劃綠氫項(xiàng)目?jī)?chǔ)備,全球經(jīng)過投資決議的萬(wàn)噸級(jí)電解水制氫項(xiàng)目已有近50項(xiàng);另一方面,全球尤其歐洲各國(guó)對(duì)綠氫生產(chǎn)的補(bǔ)貼資金逐漸到位,疊加航運(yùn)、化工等領(lǐng)域?qū)α闾既剂吓c零碳原料的需求增長(zhǎng),或會(huì)推動(dòng)2024年多項(xiàng)萬(wàn)噸級(jí)項(xiàng)目落地開工。能景研究結(jié)合各國(guó)項(xiàng)目規(guī)劃、補(bǔ)貼進(jìn)展、碳市場(chǎng)等多方面預(yù)測(cè),樂觀情境下,到2025年底全球(含中國(guó))綠氫累計(jì)產(chǎn)能或?qū)⒃鲩L(zhǎng)至約140萬(wàn)噸/年,到2030年底全球(含中國(guó))綠氫累計(jì)產(chǎn)能或?qū)⒃鲩L(zhǎng)至約1600萬(wàn)噸/年。邢臺(tái)專業(yè)電解水制氫設(shè)備廠家