甲醇與水在一定的溫度和壓力下,通過催化劑的作用,發(fā)生催化裂解反應和一氧化碳變換反應,終產(chǎn)生氫氣與二氧化碳的混合氣體。這個反應系統(tǒng)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(jīng)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(huán)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(xiàn)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(qū)。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(xiàn)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。電解水制氫作為一種清潔、高效的制氫方式,具有廣泛的應用前景。棗莊國內電解水制氫設備公司
電解水制氫的操作步驟主要是:第一步,準備電解槽,將兩個電極分別插入水中,保持適當間距,通電后水開始分解。第二步,選擇合適電極,通常是一種不容易被氧化的材料,例如鉑或鎢。第三步,選用合適電流,通電后應選擇合適的電流實現(xiàn)水的電解,電流的大小取決于反應條件和電極的大小。第四步,產(chǎn)氣收集,當電極的電流通過水時,氫氣和氧氣分別分解,并聚集在相應電極周圍,可以用一個導管或管道將產(chǎn)生的氫氣收集起來。第五步,分離氫氣,氫氣可以通過壓縮或直接與空氣相接觸來分離收集。東營小型電解水制氫設備企業(yè)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。
堿性電解水技術是電解水技術中發(fā)現(xiàn)得早的,也是目前電解水技術中為成熟的。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。
電解水制氫,這一技術的**在于水分子在電解槽中的分解過程。當直流電通過時,水分子被分解為氫離子和氫氧根離子。隨后,氫離子在陰極獲得電子,經(jīng)歷還原反應生成氫氣;而氫氧根離子則在陽極失去電子,發(fā)生氧化反應生成氧氣。整個過程的化學方程式簡潔明了:2H2O → 2H2 + O2。堿性電解水制氫:原理:借助堿性電解質,如氫氧化鉀或氫氧化鈉,作為導電媒介,促使水電解在電解槽中順利進行。特點:該技術已經(jīng)過長時間的發(fā)展,穩(wěn)定性良好,且成本相對較低。但遺憾的是,其反應速度較慢,能量轉換效率不高,同時產(chǎn)生的氫氣純度也需進一步提升。應用:堿性電解水制氫技術主要適用于大型工業(yè)制氫場合,特別是在電力成本低廉的地區(qū)。通過直接電解純水,可以產(chǎn)生高純度的氫氣。
電解水制氫系統(tǒng)的性能指標涵蓋了制氫效率、氫氣純度、能耗以及設備壽命等多個方面。制氫效率是評估系統(tǒng)性能的**指標,它體現(xiàn)了系統(tǒng)將電能轉化為氫氣所蘊含化學能的能力。而氫氣純度則直接關乎其使用價值和安全性能。此外,系統(tǒng)的能耗狀況會影響其運行成本,而設備壽命則決定了系統(tǒng)的長期經(jīng)濟效益。隨著可再生能源的迅猛發(fā)展和氫能產(chǎn)業(yè)的持續(xù)壯大,電解水制氫技術正面臨著前所未有的發(fā)展機遇。展望未來,該技術將向著更高效率、更優(yōu)經(jīng)濟性以及更加環(huán)保的方向持續(xù)進步。同時,隨著技術革新和成本的不斷降低,電解水制氫有望在更多領域得到廣泛應用和推廣。綜上所述,電解水制氫系統(tǒng)作為一種重要的制氫方式,不僅具有廣闊的應用前景,還蘊藏著巨大的發(fā)展?jié)摿?。通過持續(xù)的技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級,電解水制氫技術將為推動氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻重要力量。氫氣是一種輕而高活性的氣體,具有很多科學用途。錫林郭勒本地電解水制氫設備公司
氫能的利用很多,包括燃料電池移動動力、分布式電站、化工加氫等領域。棗莊國內電解水制氫設備公司
2023年全球電解水制氫項目建設的主要推動者為各國各領域企業(yè)、地方。其中,各國能源、化工及交通領域的企業(yè)是直接推動方,主要基于自身傳統(tǒng)業(yè)務的綠色轉型展開。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%以上的建設資金。棗莊國內電解水制氫設備公司