主流電解水制氫技術(shù)堿性電解水制氫:技術(shù)成熟,已商業(yè)化,但存在電流密度低、氣體交叉混合等問題。通過采用微間隙或零間隙結(jié)構(gòu)可提升效率,未來應(yīng)開發(fā)低成本非貴金屬催化劑。質(zhì)子交換膜電解水制氫:具有高電流密度、高氣體純度等優(yōu)點(diǎn),但成本高、材料腐蝕問題突出。研究聚焦于開發(fā)非貴金屬催化劑,降低成本并提高材料耐腐蝕性。陰離子交換膜電解水制氫:成本效益高,但處于起步階段,膜材料性能和設(shè)備應(yīng)用有待探索。未來需優(yōu)化非貴金屬催化劑,開發(fā)新型納米結(jié)構(gòu)材料。固體氧化物電解水制氫:高溫下效率高,但穩(wěn)定性和耐久性不足。研究重點(diǎn)是開發(fā)新型材料和催化劑,解決高溫下的穩(wěn)定性問題?!半S著全球綠氫認(rèn)證的不斷推進(jìn),可再生能源電力制氫的應(yīng)用規(guī)模和范圍將逐步增加。日照小型電解水制氫設(shè)備廠家排名
電解質(zhì)一般為30%質(zhì)量濃度的KOH溶液或者26%質(zhì)量濃度的NaOH溶液。堿性電解水制氫系統(tǒng)主要包括堿性電解槽主體和輔助系統(tǒng)(BOP)。堿性電解槽主體由端壓板、密封墊、極板、電板、隔膜等零部件組裝而成,電解槽包括數(shù)十甚至上百個(gè)電解小室,由螺桿和端板把這些電解小室壓在一起形成圓柱狀或正方形,每個(gè)電解小室以相鄰的2個(gè)極板為分界,包括正負(fù)雙極板、陽極電極、隔膜、密封墊圈、陰極電極6個(gè)部分。堿性電解槽主要成本構(gòu)成為:電解電堆組件45%和系統(tǒng)輔機(jī)55%;電解槽成本中55%是膜片及膜組件。威海小型電解水制氫設(shè)備PEM電解槽由質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散層和雙極板等零部件組裝而成。
堿性水電解技術(shù)(ALK)是指在堿性電解質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行電解水制氫的過程,電解質(zhì)一般為30%質(zhì)量濃度的KOH溶液或者26%質(zhì)量濃度的NaOH溶液。較之于其他制氫技術(shù),堿性電解水制氫可以采用非貴金屬催化劑,且電解槽具有15年左右的長(zhǎng)使用壽命,因此具有成本上的優(yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)力。堿性電解水制氫技術(shù)已有數(shù)十年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),在20世紀(jì)中期就實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化,商業(yè)成熟度高,運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富,國(guó)內(nèi)一些關(guān)鍵設(shè)備主要性能指標(biāo)均接近于國(guó)際先進(jìn)水平,單槽電解制氫量大,易適用于電網(wǎng)電解制氫。但是,該技術(shù)使用的電解質(zhì)是強(qiáng)堿,具有腐蝕性且石棉隔膜不環(huán)保,具有一定的危害性。
雖然堿性水電解工業(yè)化比較成熟,但其缺點(diǎn)也很明顯,首先,效率低,即使有隔膜的存在,陽極生成的氧氣也會(huì)擴(kuò)散到陰極,擴(kuò)散到陰極的氧氣又被還原成水,使得電解效率變低,而且穿越到陰極的氧氣會(huì)帶來很嚴(yán)重的安全隱患。其次,電解器能承受的電流密度有限,因?yàn)橐后w電解質(zhì)和隔膜存在,使得電解器難以在高電流密度的條件下運(yùn)行。再次,由于采用液體電解質(zhì),高壓條件下運(yùn)行也難以實(shí)現(xiàn),不利于運(yùn)行管理。雖然堿性電解水技術(shù)有明顯的不足,但是其應(yīng)用成本低,仍是工業(yè)應(yīng)用中的重點(diǎn)。目前越來越多的精力去研究開發(fā)堿性條件下的固體電解質(zhì)聚合物薄膜代替溶液電解質(zhì)和隔膜,實(shí)現(xiàn)堿性離子隔膜水電解(AEMWE,anion exchange membrane water electrocatalysis),能有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)堿性水電解的不足。氫氣因其清潔無污染、熱量高等優(yōu)點(diǎn),被譽(yù)為21世紀(jì)發(fā)展前景的清潔能源。
堿性電解水制氫技術(shù)被認(rèn)為是成熟且成本效益比較高的電解水技術(shù)。一般采用 KOH 或 NaOH 作為電解液,濃度在 20%~30% 之間,隔膜多采取聚苯硫醚、聚砜等多孔聚合物材料。其原理為在兩個(gè)電極之間施以直流電,并用隔膜將陰陽兩極分離開來,在陰極水分子被還原,生成氫氣和氫氧根離子,生成的氫氧根離子穿過隔膜到達(dá)陽極,在陽極側(cè)失電子析氧,生成氧氣和水。堿性電解水制氫系統(tǒng)主要包括堿性電解槽主體和BOP輔助系統(tǒng)。電解槽主體由端壓板、密封墊、極板、電板、隔膜等零部件組裝而成。采用低碳?xì)洳粌H能在短期內(nèi)迅速擴(kuò)大市場(chǎng)需求,還能有效減少溫室氣體排放。寧夏工業(yè)電解水制氫設(shè)備銷售
電解水制氫過程中需要的主要設(shè)備包括:電解槽、氣液分離裝置、補(bǔ)水配堿裝置制氫電源及熱工控制等。日照小型電解水制氫設(shè)備廠家排名
在電解水制氫中,有幾個(gè)重要的參數(shù)需要考慮,包括電解池的電壓、電流密度、電解液的種類和濃度等。這些參數(shù)對(duì)電解水制氫的效率、成本和環(huán)境影響等方面都有影響。 電解水制氫的優(yōu)點(diǎn)包括:1.低污染:電解水制氫不會(huì)產(chǎn)生任何污染物,只會(huì)產(chǎn)生氫氣和氧氣,對(duì)環(huán)境沒有任何危害。2.高效率:電解水制氫的效率比其他制氫方法高,能夠?qū)崿F(xiàn)高純度的氫氣制備。3.低成本:電解水制氫的成本相對(duì)較低,因?yàn)樵牧纤秦S富、廉價(jià)的資源。4.可再生性:電解水制氫是一種可再生能源的制氫方法,可以通過太陽能、風(fēng)能等可再生能源來產(chǎn)生電力,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氫氣的制備。日照小型電解水制氫設(shè)備廠家排名